ITSA20090010A1

ITSA20090010A1 - AVERAGE BUBBLE DIFFUSER FOR VENTILATION AND AGITATION LIQUAMI TO BE PURE.

Info

Publication number: ITSA20090010A1
Application number: IT000010A
Authority: IT
Inventors: Luca Fortunato; Sabato Fortunato; Vittorio Fortunato
Original assignee: Ars Nova S A S Di Franca Pipolo E C
Priority date: 2009-05-29
Filing date: 2009-05-29
Publication date: 2009-08-28

Description

Domanda di Brevetto di Invenzione dal titolo: Application for an Invention Patent entitled:

Diffusore a bolle medie per areazione ed agitazione liquami da depurare Medium bubble diffuser for aeration and agitation of sewage to be purified

Descrizione Description

La presente invenzione riguarda diffusori cosiddetti a bolle medie per Creazione e l’agitazione di liquami da depurare . The present invention relates to so-called medium bubble diffusers for the creation and agitation of sewage to be purified.

Come è noto la depurazione biologica a fanghi attivi necessita di un sistema di distribuzione deiraria (ossigeno ) nel liquame per consentire la crescita di microrganismi che si nutrono e si riproducono a spese della sostanza organica apportata dal liquame in modo da ottenere la funzione di depurazione del liquame stesso. As is known, the biological purification with activated sludge requires a system of distribution of air (oxygen) in the sewage to allow the growth of microorganisms that feed and reproduce at the expense of the organic substance supplied by the sewage in order to obtain the purification function of the sewage itself.

La somministrazione deiraria può essere effettuata tramite ìnsuffìatori d’aria con diffusori di vario tipo a bolle fini, medie , grosse, utilizzando pompe soffianti o pompe sommerse munite di tubo venturi. I diffusori a bolle fini pur avendo un alto rendimento sono facilmente intasabili, quindi di breve durata, infatti vanno sostituiti o soggetti a costose manutenzioni, con vita media di uno - due anni ; per effetto dell’intasamento si ha un cattivo funzionamento dei diffusori a bolle fini che porta a uno scompenso nelle vasche di areazione con un minore apporto di aria (ossigeno ) miscelata, e sovraccarichi o sofferenza per i compressori e le soffianti di erogazione : in definitiva , nel tempo, cala i! rendimento del processo depurativo . E’ noto inoltre che per favorire la dispersione e l’assorbimento dell’ossigeno da parte dei liquame si utilizzano anche mezzi di agitazione puramente meccanici con una maggiore complicazione e costi di impianto del processo. The air administration can be carried out through air blowers with various types of diffusers with fine, medium, large bubbles, using blower pumps or submersible pumps equipped with a Venturi tube. Although the fine bubble diffusers have a high efficiency, they are easily clogged and therefore of short duration, in fact they must be replaced or subjected to expensive maintenance, with an average life of one - two years; as a result of the clogging there is a malfunction of the fine bubble diffusers which leads to an imbalance in the ventilation tanks with a lower supply of mixed air (oxygen), and overloads or suffering for the compressors and delivery blowers: ultimately , over time, i! efficiency of the purification process. It is also known that to facilitate the dispersion and absorption of oxygen by the sewage, purely mechanical stirring means are also used with greater complication and plant costs of the process.

E’ noto altresì che il numero e le dimensioni dei diffusori sono calcolati in relazione alla geometria della vasca, alla profondità e alla quantità di liquame da creare ed al rendimento richiesto. I diffusori attualmente in commercio hanno di solito superfici limitate e standardizzate, per cui sarebbe ben voluto la possibilità di diffusori che possono essere costruiti nelle dimensioni volute e con tubazioni flessibili per potersi adattare alla forma e alla profondità di qualsiasi vasca . It is also known that the number and dimensions of the diffusers are calculated in relation to the geometry of the tank, the depth and quantity of slurry to be created and the required performance. The diffusers currently on the market usually have limited and standardized surfaces, so the possibility of diffusers that can be built in the desired dimensions and with flexible pipes to be able to adapt to the shape and depth of any tank would be welcome.

Per evitare gli inconvenienti della tecnica attuale si è pensato di proporre un diffusore del tipo a bolle medie, una categoria utilizzata di solito per pre-areare il liquame con materiali grossolani, e per il fatto che, a differenza dei diffusori a bolle fini , tali diffusori sono meno soggetti ad intasamenti. To avoid the drawbacks of the current technique, it was decided to propose a diffuser of the medium bubble type, a category usually used to pre-aerate the sewage with coarse materials, and due to the fact that, unlike the fine bubble diffusers, these speakers are less prone to clogging.

Scopo della presente invenzione è proporre un diffusore a bolle medie che non sia soggetto ad intasamenti, e che sia soggetto a manutenzioni in grado molto inferiore a quelli in uso; che può essere costruito in materiali diversi , vetroresina, plastica, ceramica, acciaio, ecc. che provvede ad una completa areazione e contemporaneamente consenta anche una completa miscelazione dei fanghi con aria e liquami per effetto della turbolenza elevata creata nella vasca. The object of the present invention is to propose a medium bubble diffuser which is not subject to clogging, and which is subject to maintenance in a much lower degree than those in use; which can be built in different materials, fiberglass, plastic, ceramic, steel, etc. which provides complete ventilation and at the same time also allows complete mixing of the sludge with air and sewage due to the high turbulence created in the tank.

Altro scopo della presente invenzione in accordo con il precedente è proporre un diffusore a bolle medie che può essere ailestito, a seconda delle esigenze, facilmente ed in tempi brevi direttamente sul sito , con tubazioni di varia lunghezza e diametro. Another object of the present invention in accordance with the previous one is to propose a medium bubble diffuser which can be fitted, according to requirements, easily and in a short time directly on site, with pipes of various length and diameter.

Altro scopo della presente invenzione in accordo con i precedenti è proporre un diffusore a bolle medie che può avere su ciascun tubo e perimetralmente ad una data sezione, un numero e disposizione di fori di diametro variabile per soddisfare le esigenze costruttive in relazione Another purpose of the present invention in accordance with the previous ones is to propose a medium bubble diffuser which can have on each tube and perimeter at a given section, a number and arrangement of holes of variable diameter to satisfy the construction requirements in relation

all'aria richiesta ed erogata. to the required and supplied air.

Altro scopo della presente invenzione in accordo con i precedenti è proporre un diffusore a bolle medie che può essere costruito nelle dimensioni volute e con tubazioni flessibili , per potersi adattare alla forma di qualsiasi vasca . Altro scopo della presente invenzione in accordo con i precedenti è proporre un diffusore a bolle medie che può funzionare anche per miscelare sotto pressione fanghi erogati da una pompa ed aria erogata da soffiante nella vasca di depurazione o semplicemente per miscelare alternativamente in vasca liquame od aria o fanghi erogati ciclicamente da erogatori diversi . Another object of the present invention in accordance with the previous ones is to propose a medium bubble diffuser which can be built in the desired dimensions and with flexible pipes, to be able to adapt to the shape of any tank. Another purpose of the present invention in accordance with the previous ones is to propose a medium bubble diffuser that can also function to mix under pressure sludge delivered by a pump and air delivered by a blower in the purification tank or simply to alternately mix sewage or air in the tank or sludge dispensed cyclically from different dispensers.

Altro scopo della presente invenzione in accordo con i precedenti è proporre un diffusore a bolle medie che è in grado di erogare contemporaneamente o con scadenza temporale, aria, liquame, fanghi . Another object of the present invention in accordance with the previous ones is to propose a medium bubble diffuser which is capable of delivering air, sewage, sludge at the same time or with time expiration.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi della presente invenzione saranno maggiormente evidenti dalla descrizione dettagliata di esempi di realizzazione del diffusore a bolle medie per areazione ed agitazione liquami da depurare descritti a titolo esemplificativo e non limitativo con l’ausilio degli uniti disegni. Further features and advantages of the present invention will be more evident from the detailed description of examples of embodiment of the medium bubble diffuser for aeration and agitation of sewage to be purified described by way of non-limiting example with the aid of the accompanying drawings.

Le fig. 1a, 1b , 1c e 1d mostrano in forma schematica rispettivamente la vista laterale, dall’alto, dal basso ed in sezione di un diffusore con tubo a sezione circolare. The figs. 1a, 1b, 1c and 1d show in schematic form respectively the side, top, bottom and sectional views of a diffuser with a circular section tube.

Le fig. 2a, 2b , 2c e 2d mostrano in forma schematica rispettivamente la vista laterale, dall’alto, dal basso ed in sezione di un diffusore con tubo a sezione rettangolare. The figs. 2a, 2b, 2c and 2d show in schematic form respectively the side, top, bottom and sectional views of a diffuser with a rectangular section tube.

Le fig. 3a, 3b , 3c e 3d mostrano in forma schematica rispettivamente la vista laterale, dall’alto, dal basso ed in sezione di un diffusore con tubo a sezione ellittica. The figs. 3a, 3b, 3c and 3d show in schematic form respectively the side, top, bottom and sectional views of a diffuser with an elliptical section tube.

Le fig. 4a e 4b, mostrano in forma schematica rispettivamente la vista in pianta dall’alto, ed in sezione di un diffusore con tubo a sezione circolare. The figs. 4a and 4b, show in schematic form respectively the plan view from above, and in section of a diffuser with a circular section tube.

La fig. 5 mostra in maniera schematica il meccanismo di funzionamento del diffusore. Fig. 5 schematically shows the operating mechanism of the diffuser.

Il diffusore proposto , nelle sue varie forme di realizzazione, è costituito da tubazioni di vario materiale , vetroresina, plastica, ceramica , acciaio, etc. con sezioni di vario tipo, circolari , quadrate, rettangolari od ellittiche, su cui, perimetralmente, ad una distanza costante vengono praticati una serie di fori di diametro variabile. Il tubo di lunghezza e forma in pianta variabile, è chiuso ad un estremo, mentre l'altra estremità viene collegata a una tubazione in cui viene erogata aria compressa. Ciascun tubo viene posizionato sul fondo della vasca. The proposed diffuser, in its various embodiments, consists of pipes of various materials, fiberglass, plastic, ceramic, steel, etc. with sections of various types, circular, square, rectangular or elliptical, on which, perimeter, a series of holes of variable diameter are drilled at a constant distance. The pipe, of variable length and shape in plan, is closed at one end, while the other end is connected to a pipe in which compressed air is delivered. Each tube is placed on the bottom of the tank.

Conformemente ai disegni allegati, ed in una prima forma di realizzazione, il diffusore è costituito da una tubazione (1 ) a sviluppo rettilineo e a sezione circolare (2) , provvisto di 4 fori (3) equamente spaziati perimetralmente lungo la stessa sezione ortogonale della tubazione, in modo che due fori insistono sulla porzione di diametro dei tubo rivolto verso la superficie libera del liquame nella vasca di trattamento e gli altri due fori sulla porzione di diametro del tubo rivolto verso il fondo delia vasca di trattamento. I due fori superiori hanno un diametro di un centimetro, mentre i due fori inferiori hanno un diametro dì 1 ,5 cm. La tubazione ha una lunghezza di un metro e si hanno lungo la sua superficie longitudinale nove serie di 4 fori perimetrali per un totale di 36 fori . In accordance with the accompanying drawings, and in a first embodiment, the diffuser is made up of a pipe (1) with a rectilinear development and a circular section (2), provided with 4 holes (3) equally spaced perimeter along the same orthogonal section of the pipe so that two holes insist on the diameter portion of the pipe facing the free surface of the sewage in the treatment tank and the other two holes on the diameter portion of the pipe facing the bottom of the treatment tank. The two upper holes have a diameter of one centimeter, while the two lower holes have a diameter of 1.5 cm. The pipe has a length of one meter and along its longitudinal surface there are nine series of 4 perimeter holes for a total of 36 holes.

Per tubi di sezione maggiore si realizzano 6 fori equamente spaziati tra loro lungo la stessa sezione ortogonale alla tubazione, e per una tubazione di un metro di lunghezza sia hanno lungo la sua superficie longitudinale 9 serie perimetrali di 6 fori per un totale di 54 fori . For pipes with a larger section, 6 holes are made equally spaced along the same orthogonal section to the pipe, and for a pipe of one meter in length both have along its longitudinal surface 9 perimeter series of 6 holes for a total of 54 holes.

In una seconda forma illustrata di realizzazione della presente invenzione, la sezione è a forma rettangolare (4) e provvista di 8 fori (3) , tre sono formati sulla faccia superiore del tubo rivolto verso la superfìcie libera del liquame nella vasca e gli altri tre fori opposti sulla faccia del tubo rivolto verso il fondo della vasca, gli altri due fori ciascuno su una delle facce laterali del tubo rivolte verso le pareti delta vasca di trattamento . Così come nella versione precedente, i fori superiori e laterali hanno un diametro di un centimetro, mentre i fori inferiori hanno un diametro di 1,5 cm. In a second illustrated embodiment of the present invention, the section is rectangular in shape (4) and provided with 8 holes (3), three are formed on the upper face of the pipe facing the free surface of the sewage in the tank and the other three opposite holes on the face of the tube facing the bottom of the tank, the other two holes each on one of the side faces of the tube facing the walls of the treatment tank. As in the previous version, the upper and side holes have a diameter of one centimeter, while the lower holes have a diameter of 1.5 cm.

In una terza forma illustrata di realizzazione della presente invenzione, la sezione è a forma ellittica (5) ed è provvista di 6 fori (3), tre sono formati sulla porzione superficiale superiore del tubo rivolto verso la superficie libera del liquame nella vasca e gli altri tre fori opposti sulla porzione superficiale del tubo rivolto verso il fondo della vasca. Così come nelle versioni di realizzazione precedenti, i fori superiori hanno un diametro di un centimetro, mentre i fori inferiori hanno un diametro di 1,5 cm. In a third illustrated embodiment of the present invention, the section is elliptical in shape (5) and is provided with 6 holes (3), three are formed on the upper surface portion of the pipe facing the free surface of the sewage in the tank and the three other opposite holes on the surface portion of the tube facing the bottom of the tank. As in previous versions, the upper holes have a diameter of one centimeter, while the lower holes have a diameter of 1.5 cm.

In una ulteriore forma di realizzazione della presente invenzione, i tubi possono essere anche del tipo non rettilineo, ma con una forma in pianta qualsivoglia in modo da adeguarsi alla forma della vasca, ad esempio come in fig.4a in cui si ha un tubo a forma di U (6) a sezione circolare, provvisto di 4 fori equamente spaziati lungo la stessa sezione ortogonale della tubazione, in modo che due insistono sulla porzione di diametro del tubo rivolto verso la superficie libera del liquame nella vasca e gli altri due fori sulla porzione di diametro del tubo rivolto verso il fondo della vasca. I due fori superiori hanno un diametro di un centimetro, mentre i due fori inferiori hanno un diametro di 1 ,5 cm. La stessa cosa, o con altre geometrie in pianta, è possibile realizzare con tubazione a sezione, quadrata, rettangolare o ellittica e aventi lunghezze e diametri del tubo dimensionati secondo le esigenze nonché fori di diametro variabili da 0,5 cm. a 1,5 cm. o più. In a further embodiment of the present invention, the pipes can also be of the non-rectilinear type, but with any shape in plan so as to adapt to the shape of the tank, for example as in fig. 4a in which there is a pipe with U-shaped (6) with circular section, provided with 4 equally spaced holes along the same orthogonal section of the pipe, so that two insist on the diameter portion of the pipe facing the free surface of the sewage in the tank and the other two holes on the diameter portion of the tube facing the bottom of the tank. The two upper holes have a diameter of one centimeter, while the two lower holes have a diameter of 1.5 cm. The same thing, or with other geometries in plan, it is possible to realize with piping in section, square, rectangular or elliptical and having lengths and diameters of the pipe dimensioned according to the needs as well as holes of diameter varying from 0.5 cm. to 1.5 cm. or more.

Il funzionamento dei diffusori, nelle varie forme dì realizzazione proposte, è illustrato schematicamente dalla fig. 5. L'aria erogata sotto pressione da un tubo collegato ad una pompa, attraversa il diffusore e fuoriesce con violenza dai fori superiori (7) . Man mano che aumenta la portata d’aria questa riesce a percorrere tutta la lunghezza dei tubo diffusore suddividendosi in tutti ì fori e miscelandosi con il liquame che viene aspirato con violenza dai fori inferiori (8); la miscela (9) creata, e l’azione di espulsione e aspirazione del liquame dai fori, crea nella vasca di trattamento una serie dì turbolenze che provvedono all'agitazione del liquame nella vasca stessa; in questo caso non sono più necessari i costosi mixer che provvedono ad agitare le vasche di depurazione. The operation of the diffusers, in the various proposed embodiments, is schematically illustrated by fig. 5. The air delivered under pressure from a pipe connected to a pump, passes through the diffuser and comes out with violence from the upper holes (7). As the air flow rate increases, it manages to cover the entire length of the diffuser tube dividing itself into all the holes and mixing with the sewage which is violently sucked from the lower holes (8); the mixture (9) created, and the action of expulsion and suction of the slurry from the holes, creates a series of turbulences in the treatment tank that agitate the slurry in the tank itself; in this case, the expensive mixers that stir the purification tanks are no longer necessary.

La presente invenzione risponde esattamente alle esigenze di depurazione dei liquami con la tecnica dei fanghi attivi, in particolare è vantaggioso il fatto che il diametro dei fori delle dimensioni di un centimetro rendono i fori dei diffusori, poco sensibili all'intasamento da parte dei fanghi e comportano una lunga durata di funzionamento senza alcun intervento di manutenzione. I diffusori possono funzionare con quantità variabili di aria in funzione della pressione erogata dal compressore o dalla soffiante, e sono di semplice montaggio in quanto la fuoriuscita dell'aria dalla parte superiore ed il risucchio dalla parte inferiore mantiene il diffusore sul fondo della vasca, il numero e le dimensioni dei diffusori sono calcolati in relazione alla geometria della vasca, la quantità di liquame da creare ed il rendimento richiesto . Oltre all’efficienza di miscelazione ed agitazione i diffusori oggetto della presente domanda di invenzione possono essere costruiti delle dimensioni volute al contrario di quelli attualmente in commercio che hanno di solito superfici limitate e standard, inoltre possono essere costruite su tubazioni flessibili e quindi si possono adattare alla forma di qualsiasi vasca . Un altro vantaggio diella presente invenzione e che i diffusori possono funzionare anche per miscelare sotto pressione fanghi erogati da una pompa ed aria erogata da soffiante nella vasca di depurazione, o semplicemente per miscelare alternativamente in vasca liquame od aria o fanghi erogati ciclicamente da erogatori diversi . The present invention responds exactly to the needs of sewage purification with the activated sludge technique, in particular it is advantageous that the diameter of the one centimeter-sized holes make the diffuser holes less sensitive to clogging by the sludge and result in a long service life without any maintenance. The diffusers can operate with variable quantities of air depending on the pressure delivered by the compressor or the blower, and are easy to assemble as the air outflow from the upper part and the suction from the lower part keeps the diffuser on the bottom of the tank. the number and dimensions of the diffusers are calculated in relation to the geometry of the tank, the quantity of sewage to be created and the required efficiency. In addition to the mixing and stirring efficiency, the diffusers object of the present invention can be built of the desired dimensions as opposed to those currently on the market which usually have limited and standard surfaces, moreover they can be built on flexible pipes and therefore can be adapted to the shape of any tub. Another advantage of the present invention is that the diffusers can also function to mix under pressure sludge delivered by a pump and air delivered by a blower in the purification tank, or simply to alternately mix in the tank sewage or air or sludge delivered cyclically by different dispensers.

Claims

Claims 1) Medium bubble diffuser for aeration and agitation of sewage to be purified consisting of pipes of variable length, diameter and shape in plan and characterized by the fact that along the pipe and perimeter to it, at a constant distance, there are holes with a diameter between 0.5 cm. to 1, 5 cm. or more, formed on the upper face of the pipe facing the free surface of the sewage in the tank, others (8) opposite and in equal numbers, formed on the face of the pipe facing the bottom of the tank, other holes formed laterally and facing the walls of the treatment tank in such a way that the air delivered under pressure from a pipe connected to a pump, passes through the diffuser and violently escapes from the upper holes (7), and as the air flow increases, it manages to cover the entire length of the diffuser tube dividing into all the holes and mixing with the sewage which is violently sucked from the lower holes (8); the mixture (9) created, and the action of expulsion and suction of the slurry from the holes, creates a series of turbulences in the treatment tank that provide the agitation of the! sewage in the tank itself.

2) Medium bubble diffuser for aeration and agitation of sewage to be purified as in claim 1) characterized by the fact that the diffuser is made up of a pipe (1) with a rectilinear development and a circular section (2), provided with 4 holes (3) equally spaced perimeter along the same orthogonal section of the pipe, so that two holes insist on the diameter portion of the pipe facing the free surface of the sewage in the treatment tank and the other two holes on the diameter portion of the pipe facing the bottom of the tank of treatment; the two upper holes have a diameter of one centimeter, while the two lower holes have a diameter of 1, 5 cm; the pipe has a length of one meter and along its longitudinal surface there are nine series of 4 perimeter holes for a total of 36 holes.

3) Medium bubble diffuser for aeration and agitation of sewage to be purified as in claim 1) and 2) characterized by the fact that for pipes with a larger section, 6 equally spaced holes are made along the same section orthogonal to the pipe, and for a pipe of one meter in length both have along its longitudinal surface 9 perimeter series of 6 holes for a total of 54 holes.

4) Medium bubble diffuser for aeration and agitation of sewage to be purified as in claim 1) characterized by the fact that the section is rectangular (4) and provided with 8 holes (3), three are formed on the upper face of the pipe facing towards the free surface of the sewage in the tank and the other three opposite holes on the face of the pipe facing the bottom of the tank, the other two holes each on one of the side faces of the pipe facing the walls of the treatment tank.

5) Medium bubble diffuser for aeration and agitation of sewage to be purified as in claim 1) characterized by the fact that the section is elliptical (5) and is provided with 6 holes (3), three are formed on the upper surface portion of the pipe facing the free surface of the slurry in the tank and the other three opposite holes on the surface portion of the pipe facing the bottom of the tank.

6) Medium bubble diffuser for aeration and agitation of sewage to be purified as in claim 1) characterized by the fact that the pipes have a U-shaped plan (6) with a circular section, provided with 4 equally spaced holes along the same orthogonal section of the piping, so that two insist on the diameter portion of the pipe facing the free surface of the sewage in the tank and the other two holes on the diameter portion of the pipe facing the bottom of the tank; the two upper holes have a diameter of one centimeter, while the two lower holes have a diameter of 1.5 cm.