ITMI20120294U1 - Filtro refrigerato, polifunzionale, per il trattamento di acqua. - Google Patents

Description

Descrizione del Brevetto per Modello di Utilità avente per titolo:

"FILTRO REFRIGERATO, POLIFUNZIONALE, PER IL TRATTA-MENTO DI ACQUA"

D E S C R I Z I O N E

Il presente trovato ha come oggetto un filtro refrigerato, polifunzionale, per il trattamento di acqua, in particolare per acqua destinata al consumo umano.

Come è noto, i sistemi filtranti per dispositivi erogatori di acqua potabile presentano il problema della proliferazione batterica.

In particolare, si evidenzia che, anche in acqua potabile possono essere presenti microorganismi i quali, in condizioni favorevoli, sono in grado di crescere e di riprodursi.

Tra i sistemi di affinamento dell'acqua potabile prima dell'erogazione, è noto, ad esempio, l'impiego del carbone attivo utilizzato per le sue capacità adsorbenti date dalla sua struttura porosa, la quale presenta una vasta area superficiale interna, in grado di adsorbire molti tipi di sostanze indesiderate attraendone le molecole sulla superficie della cavità interna dei singoli granu¬

li suo utilizzo nei trattamenti di acqua potabile è legato in particolare, alla rimozione del cloro in eccesso, all'eliminazione di eventuali colorazioni o odori sgradevoli.

Tuttavia, la rimozione del cloro consente che, sulla superfice dei singoli granuli di carbone attivo, i microorganismi crescano e si riproducano.

Il fattore limitante la crescita di microorganismi è sicuramente la bassa temperatura.

La bassa temperatura riduce l'attività enzimatica microbica, riduce l'attività dell'acqua (Aw) e le membrane cellulari sono meno fluide.

La temperatura media dell'acqua erogata negli acquedotti italiani va da 10° a 25°C.

La classificazione dei microorganismi in base alla temperatura ottimale di crescita' comprende i seguenti gruppi:

1- Termofili: microorganismi con temperatura ottimale oltre i 45 °C, non sono d' interesse.

2- Mesofili: microorganismi che prediligono temperature medie tra 20 e 45 °C, sono di scarso interesse.

3- Psicrotrofi o Criofili: sono microorganismi che tollerano basse temperature tra 0 e 20°C, questi sono quelli di maggiore interesse (v. Pseudomonas).

Essendo la crescita influenzata dalla temperatura, ricorrere alla bassa temperatura rappresenta un'azione ritardante o bloccante per la riduzione batterica impedendo le attività enzimatiche e di conseguenza la loro riproduzione.

Sono noti attualmente sistemi per la filtrazione che impiegano sistemi misti per il trattamento di acqua destinata al consumo umano.

Tali sistemi misti di tipo noto sono tuttavia suscettibili di miglioramenti da diversi punti di vista, soprattutto per quanto riguarda i costi di produzione, di vendita e d'impiego, al fine di aumentarne la loro comune diffusione.

Più dettagliatamente, è stato notato che i vari sistemi normalmente proposti come filtri compositi, sono tutti concepiti con l'impiego di una testa fissa di connessione alla rete idrica e di un elemento filtrante del tipo intercambiabile ad esaurimento, definito "usa e getta", con autonomia di lavoro modesta e di conseguenza, con un notevole aggravio di costi dovuto anche al suo smaltimento quale rifiuto.

Si deve notare che l'elemento filtrante del tipo "usa e getta" con modesto quantitativo di carbone attivo o resina, presenta poca autonomia, poco tempo di contatto tra l'acqua e il carbone attivo, o resina, che costringe la sua sostituzione frequentemente con aggravio di costi per la manutenzione.

Compito del presente trovato è quello di realizzare un filtro refrigerato, polifunzionale, per il trattamento di acqua, in particoconvenienti dei sistemi delia tecnica nota descritta sopra.

Nell'ambito di questo compito, uno scopo del trovato è quello di realizzare un filtro refrigerato, polifunzionale, per il trattamento di acqua, il quale garantisce un corretto trattamento d'acqua con materiali adsorbenti, quali carboni attivi, o a scambio ionico, quali resine scambiatrici, o altro materiale filtrante o neutralizzante di qualsiasi tipo, anche, ma non vincolante, abbinati ad un sistema di microfiltrazione con l'impiego di membrane con pori di passaggio micrometrici, il tutto per rendere disponibile acqua con caratteristiche chimico-fisiche migliori di quelle precedenti al passaggio su detto sistema filtrante.

Un altro scopo è quello di realizzare un filtro refrigerato, polifunzionale, per il trattamento dell'acqua.

Un ulteriore scopo del presente trovato è quello di realizzare un filtro refrigerato, polifunzionale, per il trattamento di acqua, il quale, per le sue peculiari caratteristiche realizzative, è in grado di assicurare le più ampie garanzie di affidabilità e di sicurezza nell'uso.

Questo ed altri scopi, che meglio appariranno evidenziati in seguito, sono raggiunti da un filtro refrigerato, polifunzionale, per il trattamento di acqua, caratterizzato dal fatto di comprendere un corpo contenitore contenente materiali trattanti e filtranti, di qualsiasi natura e genere, anche miscelati tra loro, e provvisto di un ingresso e di una uscita dell'acqua trattata, un sistema di microfiltrazione dell'acqua comprendente una tasca filtrante, costituita da uno o più strati di membrane filtranti, un sistema refrigerante.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell'oggetto del presente trovato risulteranno maggiormente evidenziati attraverso un esame della descrizione di una forma di realizzazione preferita, ma non esclusiva, del trovato, illustrata a titolo indicativo e non limitativo nei disegni allegati, in cui:

la figura 1 è una vista in alzato, sezionata longitudinalmente, la quale illustra il filtro refrigerato, polifunzionale, per il trattamento di acqua, oggetto del presente trovato;

la figura 2 è uno schema funzionale di un impianto di erogazione di acqua, munito del filtro oggetto del presente trovato;

la figura 3 è una vista schematica che illustra in dettaglio il sistema di microfiltrazione "a tasca filtrante", con un particolare ingrandito in sezione, del filtro refrigerato, polifunzionale, della figura 1 ;

la figura 4 è una vista prospettica, in esploso, del filtro refrigerato, polifunzionale, per il trattamento di acqua, oggetto del presente trovato.

Con particolare riferimento ai simboli numerici delle suddette figure, il filtro refrigerato, polifunzionale, per il trattamento di acqua, secondo il trovato, indicato globalmente con il numero di riferimento 1 , comprende un corpo contenitore 2, preferibilmente di forma cilindrica, per il contenimento delle masse trattanti e microfiltranti.

Il corpo contenitore 2 è preferibilmente aperto alle due estremità, superiore ed inferiore.

L'estremità inferiore è chiusa preferibilmente tramite un tappo inferiore 3, mentre l'estremità superiore presenta un tappo di chiusura superiore 4.

Il corpo contenitore 2 è preferibilmente circondato da una struttura scatolare di coibentazione 5, munita di un coperchio di accesso 6.

Un tubo collettore centrale 7, per l'immissione dell'acqua grezza da trattare, entra nel corpo contenitore 2 attraverso il tappo di chiusura superiore 4 e presenta, all'interno del contenitore 2, un sistema di non ritorno ed un disco in materiale atto a trattenere il materiale trattante 8 di piccole dimensioni e di compensazione, in caso espansioni di volume.

Se si impiegano materiali trattanti di grosse dimensioni il disco può non essere non necessario.

I materiali utilizzabili per la massa trattante possono essere carboni attivi, anche addizionati di sali di rame o argento quali batteriostatici, resine scambiatrici, polifosfati, pietre o cristalli duri.

All'interno del contenitore 2 è inoltre presente una tasca filtrante 9, per la micro filtrazione dell'acqua, collegata alla connessione di uscita 10, dell'acqua trattata, e quindi alla rete idrica di distribuzione e di utilizzo, globalmente indicata con il numero Il filtro oggetto del presente trovato comprende inoltre una serpentina 12, per la circolazione di liquido refrigerante.

L'acqua proveniente dalla rete idrica 13 viene immessa nel filtro attraverso il collettore centrale 7, preferibilmente tramite un raccordo di tipo rapido 14.

L'acqua grezza, non trattata, raggiunge il fondo del contenitore attraverso il tubo collettore 7, il quale è munito di una valvola di non ritorno, per evitare la perdita delle masse filtranti presenti all'Interno dell'elemento stesso, e di un sistema di diffusione dell'acqua in modo uniforme, ovvero senza vie preferenziali.

A tale scopo è preferibilmente utilizzato un disco diffusore 15, realizzato in materiale di tipo spugnoso, morbido, del tipo a cellula aperta, per permettere il regolare passaggio dell'acqua al suo interno, ma con cavità di passaggio con diametri tali da non permettere la perdita del materiale trattante anche se di piccole dimensioni.

Questo ultimo materiale soffice, può anche svolgere la funzione di compensare al meglio, l'espansione di volume del carbone attivo una volta bagnato, se impiegato.

Giunta l'acqua all'interno del contenitore, con una diffusione omogenea, e, dopo aver attraversato la massa filtrante 8, quale carbone attivo, resina, ecc., l'acqua è raccolta e microfiltrata da un efficace sistema di tipo fisico-meccanico, preferibil-

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Più dettagliatamente, il sistema di microfiltrazione, che potrà essere inserito nel sistema anche in forma opzionale, costituito essenzialmente dalla tasca filtrante 9, presenta una estesa superficie esterna, al fine di migliorare l'efficienza e la durata.

Preferibilmente la tasca 9 è costituita da uno o più strati di materiale filtrante dallo spessore e dalla porosità micrometrica.

Per la realizzazione della tasca 9 è preferibile un materiale quale polipropilene calandrato, ma ottimi risultati si sono avuti anche con l'utilizzo di cellulosa, policarbonati, poliesteri, ecc.

La "tasca filtrante" è chiusa con una saldatura lungo il bordo.

L'acqua è quindi costretta, dalla pressione idrica, ad attraversare la parete filtrante.

All'interno della tasca filtrante è prevista la presenza di una rete 16, con larghe maglie, al fine di creare una separazione tra le pareti filtranti, per meglio agevolare il flusso dell'acqua filtrata verso il collettore di uscita 10.

La tasca filtrante è disposta nel contenitore in modo ripiegato (plissettato) al fine di occupare un minimo volume, ma mantenendo sempre una superficie filtrante utile particolarmente estesa, su entrambe le facce.

Per migliorare l'efficienza della tasca filtrante, è preferibile l'impiego di almeno due strati 17 di materiali filtranti quali cellulosa, polipropilene calandrato, policarbonati, ecc.

e

microfiltrazione è stata ottenuta impiegando strati di materiale filtrante con porosità differenti, maggiori all'esterno rispetto all'interno.

Da numerosi accertamenti e prove in acqua, si è riscontrato che il rapporto ottimale del diametro dei fori è di 1 a 10: ovvero un diametro dei fori dello strato interno di circa 0,5 - 1 micron per uno esterno di 5 - 10 micron.

In questo modo è stato accertato che si possono ottenere i vantaggi che generalmente si ottengono solo con l'impiego di una filtrazione di profondità.

Si evidenziano all'interno del sistema, dei passaggi, definiti "ad imbuto", che determinano un intasamento più lento, con una conseguente durata maggiore dell'elemento filtrante.

Il sistema refrigerante del filtro comprende la serpentina 12, preferibilmente in metallo ed alettata, nella quale circola un liquido refrigerato, meglio se acqua in bassa pressione, per mantenere la temperatura delle masse filtranti e dell'acqua presente intorno 3° - 5 °C.

La serpentina 12 ricircola acqua proveniente da un impianto di refrigerazione esterno 18, facente parte dell'impianto di erogazione 100, nel quale è applicato il filtro 1 oggetto del presente trovato.

Si è in pratica constatato che il trovato raggiunge il compito e gli scopi prefissati.

Si è infatti realizzato un filtro refrigerato, polifunzionale, per il trattamento di acqua, costituito < a un contenitore atto a contenere materiali filtranti o (carbone attivo, resine, cristalli, ecc.) anche in forma combinata tra loro, integrabile al suo interno, da un sistema di microfiltrazione fisica ad alta efficacia.

Il filtro oggetto del presente trovato è particolarmente indicato per acque destinate al consumo umano, grazie al fatto di essere mantenuto refrigerato con l'utilizzo di un tubo serpentina attraversato da fluido refrigerante.

Il presente trovato garantisce un corretto trattamento d'acqua con materiali adsorbenti, quali carboni attivi, o a scambio ionico, quali resine scambiatrici, o altro materiale filtrante o neutralizzante di qualsiasi tipo, anche, ma in modo non vincolante, abbinati ad un sistema di microfiltrazione con l'impiego di membrane con pori di passaggio micrometrici, il tutto per rendere disponibile acqua con caratteristiche chimico-fisiche migliori di quelle precedenti al passaggio su detto sistema filtrante.

Al fine di ridurre drasticamente i problemi legati alla proliferazione batterica, all'interno del filtro, e di conseguenza sull'acqua erogata, il filtro composito è integrato internamente con un sistema atto al mantenere all'interno del contenitore una temperatura fredda (3 - 5°C).

Il presente trovato prevede, all'interno del contenitore, che ospita i materiali filtranti o trattanti, un tubo a serpentina, meglio se realizzato in metallo alettato per aumentare la superficie di scambio, e nel quale viene fatto circolare un liquido precedentemente refrigerato, generalmente acqua, senza però escludere qualsiasi altro tipo di fluido o gas refrigerante.

Il posizionamento del tubo refrigerante (serpentina) è preferibilmente previsto interno alla massa filtrante, ma, seppur con rendimenti inferiori, è possibile disporlo tangenzialmente, esternamente al contenitore,

Il sistema di raffreddamento consigliato è quello di impiegare una macchina di raffreddamento definita con tecnologia "a banco di ghiaccio", la quale utilizza una massa d'acqua opportunamente refrigerata in vasca agitata, per il trasferimento del freddo ad una o più serpentine immerse nella stessa al cui all'interno scorre l'acqua potabile che sarà poi erogata agli utenti, così come, in alternativa, qualsiasi sistema che consenta di abbassare la temperatura del fluido refrigerante.

Con la tecnologia "a banco di ghiaccio", sfruttando la presenza di acqua fredda nella vasca (vasca primaria) con temperatura compresa tra 1 e 4°C ed utilizzando una piccola pompa ad immersione, è possibile trasferire in ricircolo parte di questa acqua alla ulteriore serpentina collocata all'interno del filtro.

Il contenitore atto a contenere i materiali filtranti o trattanti il filtro ed i tubi di arrivo e di mandata è opportunamente coibentato al fine di evitare dispersioni termiche.

Si deve inoltre notare la possibilità di impiegare, in alternativa dei sistemi di raffreddamento autonomi, dedicati, per il solo raffreddamento del liquido refrigerante impiegato nella serpentina presente nel filtro.

Il filtro refrigerato, polifunzionale, oggetto del presente trovato, permette di disporre ed erogare un grande quantitativo d'acqua, ottimamente trattata, secondo le caratteristiche e capacità di quanto inserito al suo interno come materiale trattante e microfiltrante, mantenendo estremamente basso il rischio di proliferazione batterica al suo interno.

In particolare, si evidenzia che l'esecuzione cilindrica del serbatoio determina una facile realizzazione dello stesso.

Inoltre, l'impiego di una "tasca filtrante" di notevoli dimensioni di superficie filtrante, permette, tra l'altro, essendo ripiegata all'interno, di contenere il volume del sistema stesso, pur mantenendo una notevole durata in piena efficienza.

Il suo facile caricamento ne permette l'eventuale riutilizzo. Il filtro oggetto del presente trovato risolve tutta una serie di problemi riscontrati nella tecnica nota, sia in termini di qualità e di quantità dell'acqua trattata prodotta, sia in termini d'esecuzione e, di conseguenza, di costi di realizzazione e di gestione del sistema filtrante stesso.

Il sistema di ripresa dell'acqua microfiltrata, dall'interno della "tasca filtrante", ed il suo convogliamento all'uscita, è di tipo facilmente asportabile e sostituibile.

Il tappo superiore è provvisto di opportune guarnizioni per permettere le connessioni dei raccordi al e dal filtro stesso.

Il tappo inferiore, provvisto di opportune guarnizioni, facilita il caricamento del materiale trattante.

Il caricamento del filtro è ottenuto applicando all'uscita del filtro una piccola aspirazione (depressione) al fine di ottenere la distribuzione del materiale trattante in modo uniforme.

Naturalmente i materiali impiegati, nonché le dimensioni, potranno essere qualsiasi, secondo le esigenze.

Claims (9)

1. R I V E N D I C A Z I O N I 1 . Filtro refrigerato, polifunzionale, per il trattamento di acqua, caratterizzato dal fatto di comprendere un corpo contenitore contenente materiali trattanti e filtranti, di qualsiasi natura e genere, anche miscelati tra loro, e provvisto di un ingresso e di una uscita dell'acqua trattata, un sistema di microfiltrazione dell'acqua comprendente una tasca filtrante, costituita da uno o più strati di membrane filtranti, ed un sistema refrigerante.
2. 2. Filtro, secondo la rivendicazione 1 , caratterizzato dal fatto che le membrane filtranti della suddetta tasca filtrante presentano pori, anche con diametri differenti, conformati in modo da consentire il passaggio dell'acqua solo attraverso le membrane filtranti stesse.
3. 3. Filtro, secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che la suddetta tasca filtrante presenta una rete, inserita tra le membrane filtranti, la quale agevola il flusso dell'acqua trattata e da maggiore resistenza meccanica alla tasca filtrante stessa.
4. 4. Filtro, secondo una o più rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che la tasca filtrante presenta una grande superficie filtrante ed è ripiegata in qualsiasi modo, al fine di ridurne gli ingombri.
5. 5. Filtro, secondo una o più rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere un sistema di ripresa e vogliamento della stessa verso l'uscita, di tipo facilmente asportabile e sostituibile.
6. 6. Filtro, secondo una o più rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che il suddetto sistema refrigerante comprende una serpentina nella quale scorre liquido refrigerante.
7. 7. Filtro, secondo una o più rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere un tappo superiore provvisto di guarnizioni per permettere le connessioni dei raccordi a e da il filtro stesso.
8. 8. Filtro, secondo una o più rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere un tappo inferiore, provvisto di guarnizioni, per favorire il caricamento del materiale trattante all'interno del corpo contenitore.
9. 9. Filtro, secondo una o più rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere un sistema di caricamento tramite l'applicazione, all'uscita del filtro, di una piccola aspirazione, depressione, al fine di ottenere la distribuzione del materiale trattante in modo uniforme.