ITTO20010860A1 - SEA WATER DESALINATION SYSTEM. - Google Patents
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Description
D E S C R I Z I O N E DESCRIPTION
del brevetto per invenzione industriale of the patent for industrial invention
La presente invenzione è relativa ad un impianto di dissalazione di acqua marina. The present invention relates to a seawater desalination plant.
Per la dissalazione di acqua marina è noto di utilizzare svariate tipologie di impianti operanti, ciascuno, in base ad un proprio metodo di dissalazione. Sebbene molti di tali impianti presentino elevate efficienze ed affidabilità funzionali trovano scarsa applicazione sia a causa dei costi realizzativi e di funzionamento particolarmente elevati, sia a causa del fatto che necessitano di ampi spazi e, in particolare occupano estese aree del territorio diversamente utilizzabili per colture o altri usi, sia ancora per il fatto che, in alcuni casi, creano notevoli problemi di impatto ambientale. For the desalination of sea water it is known to use various types of plants operating, each one based on its own desalination method. Although many of these plants have high functional efficiencies and reliability, they find little application both due to the particularly high construction and operating costs, and due to the fact that they require large spaces and, in particular, occupy large areas of the territory otherwise usable for crops or other uses, and again due to the fact that, in some cases, they create considerable problems of environmental impact.
Scopo della presente invenzione è quello di realizzare un impianto di dissalazione di acqua marina, il quale consenta di risolvere in maniera semplice ed economica i problemi sopra esposti e risulti, in particolare, di semplice economica realizzazione e di costi sia costruttivi che operativi particolarmente contenuti . The object of the present invention is to provide a seawater desalination plant, which allows the above problems to be solved in a simple and economical manner and is, in particular, simple inexpensive to build and with particularly low construction and operating costs.
Secondo la presente invenzione viene realizzato un impianto di dissalazione di acqua marina comprendente mezzi di dissalazione atti a ricevere acqua marina ed a fornire acqua dissalata, e mezzi di accumulo dell'acqua dissalata, caratterizzato dal fatto che entrambi i mezzi di dissalazione e di accumulo di acqua dissalata sono tutti galleggianti sul mare. According to the present invention, a seawater desalination plant is provided comprising desalination means suitable for receiving sea water and supplying desalinated water, and means for accumulating desalinated water, characterized in that both means for desalination and accumulation of desalinated water are all floating on the sea.
L'invenzione verrà ora descritta con riferimento alla figura allegata che illustra, schematicamente e sostanzialmente a blocchi, una forma preferita di attuazione non limitativa dell'impianto di dissalazione di acqua marina realizzato secondo i dettami della presente invenzione. The invention will now be described with reference to the attached figure which illustrates, schematically and substantially in blocks, a preferred, non-limiting embodiment of the seawater desalination plant constructed according to the dictates of the present invention.
Nella figura allegata, con 1 è indicato, nel suo complesso, un impianto per la dissalazione dell'acqua marina e la fornitura di acqua potabile. In the attached figure, 1 indicates, as a whole, a plant for the desalination of sea water and the supply of drinking water.
L'impianto 1, che non prevede proprie parti a terra, in quanto completamente galleggiante sul mare, comprende un impianto 2 di dissalazione supportato da una pluralità di elementi 3 galleggianti, di per sé noti, ancorati sul fondo del mare, ed un dispositivo 4 di accumulo dell'acqua desalinizzata, anch'esso galleggiante, il quale è, convenientemente, ma non necessariamente, disposto in prossimità dell'impianto 2 ed è ancorato, in nodo noto, al fondo del mare. The plant 1, which does not have its own parts on land, as it is completely floating on the sea, comprises a desalination plant 2 supported by a plurality of floating elements 3, known per se, anchored to the seabed, and a device 4 for accumulation of desalinated water, also floating, which is conveniently, but not necessarily, disposed near the plant 2 and is anchored, in a known node, to the seabed.
Nella forma preferita di attuazione descritta, l'impianto 2 è un impianto di distillazione e comprende un gruppo evaporatore 6, a sua volta, comprendente una o più vasca 7, una sola delle quali è illustrata nella figura allegata, convenientemente a fondo nero, atte a contenere, ciascuna, una massa 8 d'acqua salata addotta all'interno della vasca 7 stessa convenientemente da una elettropompa 9. Il gruppo evaporatore 6 comprende, inoltre, per ciascuna vasca 7, un rispettivo involucro 10 a calotta permeabile alla luce, il quale si estende al di sopra della vasca 7 a chiusura della vasca 7 stessa ed è, preferibilmente, realizzato di materiale plastico trasparente. Convenientemente, ciascun involucro 10 è costituito da un film plastico addizionato di sostanze atte ad aumentare al massimo la trattenuta all'interno dei raggi infrarossi; preferibilmente il film plastico è realizzato in polietilene. Convenientemente, inoltre, sul lato opposto alla luce incidente, dalla base della copertura, all'interno, fino ad altezza variabile a seconda della latitudine d'impiego, l'involucro 10 può essere metallizzata per favorire la riflessione entro l'acqua della vasca della luce riflessa e che potrebbe parzialmente fuoriuscire dall'involucro 10 . Ciascuna vasca 7 ed il rispettivo involucro 10 delimitano una camera illuminata 12, parte della quale è occupata dalla citata massa d'acqua salata 8, mentre la restante parte ospita, in uso, vapore acqueo derivante dall'evaporazione dell'acqua contenuta nella vasca 7; il vapore acqueo viene prelevato dalla camera illuminata 12 tramite un ventilatore 13 alloggiato ad una estremità della camera 12 stessa, ed inviato tramite un condotto non illustrato, verso l'ingresso di in una sottostante camera stagna buia 15, una cui uscita, opposta all'ingresso, è collegata sempre alla camera illuminata 12, tramite un ulteriore condotto non illustrato . In the preferred embodiment described, the plant 2 is a distillation plant and comprises an evaporator unit 6, in turn, comprising one or more tanks 7, only one of which is illustrated in the attached figure, conveniently with a black background, suitable for each containing a mass 8 of salt water fed into the tank 7 itself conveniently by an electric pump 9. The evaporator unit 6 also comprises, for each tank 7, a respective shell 10 with a light permeable cap, the which extends above the tank 7 to close the tank 7 itself and is preferably made of transparent plastic material. Conveniently, each envelope 10 is constituted by a plastic film with the addition of substances suitable for maximizing the retention within the infrared rays; preferably the plastic film is made of polyethylene. Conveniently, moreover, on the side opposite to the incident light, from the base of the cover, inside, up to a variable height depending on the latitude of use, the casing 10 can be metallized to favor reflection within the water of the tank. reflected light that could partially escape from the casing 10. Each tank 7 and the respective casing 10 delimit an illuminated chamber 12, part of which is occupied by the aforementioned mass of salt water 8, while the remaining part houses, in use, water vapor deriving from the evaporation of the water contained in the tank 7 ; the water vapor is withdrawn from the illuminated chamber 12 by means of a fan 13 housed at one end of the chamber 12 itself, and sent through a conduit not shown, towards the inlet of an underlying dark sealed chamber 15, one of which outlet, opposite to the inlet, is always connected to the illuminated chamber 12, by means of a further conduit not illustrated.
La camera buia 15 costituisce parte di un gruppo condensatore 16 comprendente, inoltre, un fascio tubiero 18, il quale è disposto tra l'ingresso e l'uscita della camera 15, ed è, convenientemente, realizzato in materiale plastico e del tipo a tappeto, ossia comprendente una pluralità di tubi 19 disposti fra loro accostati e complanari e collegati fra loro in parallelo, ad esempio, del tipo noto con il nome commerciale di "Heliocol™" prodotto dalla Magen Plastic. Al fine di rendere l'impianto di massima efficienza, le dimensioni della camera buia 15 devono essere tali per cui la sue dimensioni interne approssimino per eccesso le dimensioni esterne del fascio tubiero 18. In altre parole, la camera buia 15 deve presentare dimensioni sufficienti ad alloggiare il fascio tubiero 18 ed a definire con il fascio tubiero 18 stesso un passaggio 20 di dimensioni sufficienti alla circolazione dell'aria calda, satura di vapore, contenuta nella camera 12 che viene avanzata dal ventilatore 13 all'esterno del fascio tubiero 18 e quindi spinta verso l'uscita della camera 15 per poi essere nuovamente reintrodotta nella camera illuminata 12. The dark chamber 15 is part of a condenser unit 16 further comprising a tube bundle 18, which is arranged between the inlet and the outlet of the chamber 15, and is conveniently made of plastic material and of the carpet type. , ie comprising a plurality of tubes 19 arranged side by side and coplanar and connected to each other in parallel, for example, of the type known under the trade name of "Heliocol ™" produced by Magen Plastic. In order to make the system of maximum efficiency, the dimensions of the dark chamber 15 must be such that its internal dimensions approximate the external dimensions of the tube bundle 18. In other words, the dark chamber 15 must have sufficient dimensions to housing the tube bundle 18 and defining with the tube bundle 18 itself a passage 20 of sufficient size for the circulation of the hot, steam-saturated air contained in the chamber 12 which is advanced by the fan 13 outside the tube bundle 18 and therefore pushed towards the exit of chamber 15 to then be reintroduced into the illuminated chamber 12.
Nel fascio tubiero 18 viene fatto circolare un fluido refrigerante che, convenientemente, è costituito da acqua marina prelevata, tramite una pompa sommersa non illustrata o, alternativamente, tramite la stessa pompa 9, ad una profondità tale per cui l'acqua circolante nel fascio tubiero 18 presenti una temperatura inferiore a quella del vapore, così da determinarne la condensazione. A cooling fluid is circulated in the tube bundle 18 which, conveniently, is made up of sea water drawn, by means of a submersible pump (not shown) or, alternatively, by means of the same pump 9, at a depth such that the water circulating in the tube bundle 18 presents a temperature lower than that of the vapor, so as to determine its condensation.
La camera buia 15 è delimitata inferiormente da una vasca 21 liscia di raccolta inclinata e conformata in modo da convogliare per semplice gravità l'acqua di condensa verso l'ingresso di una conduttura 22 di evacuazione collegante il gruppo condensatore 16 con il dispositivo 4 di accumulo. The dark chamber 15 is delimited at the bottom by a smooth inclined collection tank 21 and shaped in such a way as to convey the condensate water by simple gravity towards the inlet of an evacuation duct 22 connecting the condenser group 16 with the accumulation device 4 .
Nella specifica forma di realizzazione, il dispositivo 4 di accumulo è disposto ad una quota più bassa della vasca 21 di raccolta della camera buia 15, così da avere il riempimento del dispositivo 4 di accumulo per semplice gravità, e comprende una sacca 23 realizzata di materiale in foglio, convenientemente un foglio di materiale plastico o in altro materiale elastomerico saldato lungo i propri bordi laterali e posato direttamente sulla superficie del mare. Preferibilmente, la sacca 23 è alloggiata all'interno di una rete 24 di contenimento realizzata dello stesso materiale della sacca o in altri materiali, ad esempio fibre vegetali o sintetiche, e presentante una pluralità di porzioni 25 di ancoraggio della sacca 23 al fondo del mare. Alternativamente, la rete 24 è sostituita con una pluralità di fasce di contenimento circondanti la sacca 23 e provviste delle citate porzioni di ancoraggio. Nel caso in cui il materiale in foglio utilizzato per la realizzazione della sacca presenti caratteristiche tali da consentire l'attacco diretto delle porzioni di ancoraggio, sia la rete, che le eventuali fasce possono essere eliminate. In the specific embodiment, the accumulation device 4 is arranged at a lower height than the collection tank 21 of the dark chamber 15, so as to have the accumulation device 4 filled by simple gravity, and comprises a bag 23 made of material in sheet, conveniently a sheet of plastic material or other elastomeric material welded along its lateral edges and placed directly on the surface of the sea. Preferably, the bag 23 is housed inside a containment net 24 made of the same material as the bag or of other materials, for example vegetable or synthetic fibers, and has a plurality of portions 25 for anchoring the bag 23 to the seabed . Alternatively, the net 24 is replaced with a plurality of containment bands surrounding the pocket 23 and provided with the aforementioned anchoring portions. If the sheet material used to make the bag has characteristics such as to allow the direct attachment of the anchoring portions, both the net and any bands can be eliminated.
La sacca 23 presenta una apertura 26 di uscita collegata ad una tubazione 27 atta a portare a terra l'acqua distillata della sacca 23, ma anche ad alimentare la sacca 23 con l'acqua piovana nelle stagioni in cui l'acqua piovana è abbondante. In quest'ultimo caso, la sacca 23 è delimitata da una parete di fondo di colore scuro cosi da facilitare il riscaldamento dell'acqua piovana immessa e la sua continua pastorizzazione. The bag 23 has an outlet opening 26 connected to a pipe 27 adapted to bring the distilled water of the bag 23 to the ground, but also to supply the bag 23 with rainwater in the seasons in which rainwater is abundant. In the latter case, the bag 23 is delimited by a dark colored bottom wall so as to facilitate the heating of the rainwater introduced and its continuous pasteurization.
Il funzionamento dell'impianto 1 verrà ora descritto a partire dalla condizione in cui la massa 8 d'acqua marina è disposta nella vasca 7, ed un flusso di acqua prelevata dal mare sottostante (cosicché si trova ad una temperatura sensìbilmente inferiore a quella dell'acqua presente nella vasca 7) circola nel fascio tubiero 18. A partire da tale condizione, non appena la temperatura all'interno della camera illuminata 12 sale per effetto dell'irraggiamento solare, all'interno della camera 12 stessa si forma del vapore che il ventilatore 13 avanza continuamente verso l'esterno del fascio tubiero 18 e quindi nuovamente verso la camera 12 lungo un circuito chiuso in cui circola sempre la stessa aria che è a temperatura elevata e satura di umidità,prima di lambire il fascio tubiero 18 ed a temperatura più bassa all'uscita dalla camera buia 15 e quindi all'ingresso della camera illuminata 12. The operation of the plant 1 will now be described starting from the condition in which the mass 8 of sea water is disposed in the tank 7, and a flow of water drawn from the sea below (so that it is at a significantly lower temperature than that of the water present in the tank 7) circulates in the tube bundle 18. Starting from this condition, as soon as the temperature inside the illuminated chamber 12 rises due to solar radiation, steam is formed inside the chamber 12 which fan 13 continuously advances towards the outside of the tube bundle 18 and then again towards the chamber 12 along a closed circuit in which the same air always circulates, which is at a high temperature and saturated with humidity, before touching the tube bundle 18 and at temperature lower at the exit from the dark room 15 and then at the entrance to the illuminated room 12.
A seguito della diversa temperatura dell'aria avanzata dal ventilatore 13 e del fascio tubiero 18, sull'esterno del fascio tubiero 18 stesso si forma condensa che cade nella vasca 21. Essendo la vasca 21 inclinata e disposta in posizione sopraelevata rispetto alla sacca 23, l'acqua distillata di condensa avanza per gravità verso la sacca 23 stessa che la accoglie. Durante il riempimento della sacca 23 ed a riempimento ultimato, la sacca 23 stessa continua a galleggiare sull'acqua del mare, dal momento che il peso specifico dell'acqua distillata è minore di quello dell'acqua marina. All'uscita dalla camera buia 15, l'aria ormai raffreddata e deumidificata ritorna nuovamente nella camera illuminata 12 per essere nuovamente riscaldata. As a result of the different temperature of the air advanced by the fan 13 and of the tube bundle 18, condensate forms on the outside of the tube bundle 18 and falls into the tank 21. Since the tank 21 is inclined and arranged in an elevated position with respect to the pocket 23, the condensed distilled water advances by gravity towards the same bag 23 which receives it. During the filling of the bag 23 and when the filling is completed, the bag 23 itself continues to float on the sea water, since the specific weight of the distilled water is lower than that of the sea water. Upon exiting the dark chamber 15, the now cooled and dehumidified air returns again to the illuminated chamber 12 to be heated again.
Da quanto precede appare evidente che l'impianto 1 descritto presenta rispetto alle soluzioni esistenti i seguenti vantaggi. From the foregoing it is evident that the described plant 1 has the following advantages with respect to the existing solutions.
Innanzitutto presenta costi realizzativi estremamente contenuti, dal momento che vengono utilizzati materiali facilmente reperibili in commercio a basso costo. In particolare, l'impianto 1 comprende un gruppo evaporatore 2 estremamente semplice, ed un gruppo condensatore 16 altrettanto semplice, in quanto costituito da una normale camera buia e da un comune fascio tubiero a tubi affiancati, ma nel contempo particolarmente efficiente e soprattutto insensibile all'azione corrosiva esercitata dall'acqua marina. First of all, it has extremely low manufacturing costs, since materials readily available on the market at low cost are used. In particular, the plant 1 comprises an extremely simple evaporator unit 2, and an equally simple condenser unit 16, since it consists of a normal dark chamber and a common tube bundle with tubes side by side, but at the same time particularly efficient and above all insensitive to corrosive action exerted by sea water.
L'impianto 1 descritto presenta poi costi funzionali particolarmente contenuti in quanto prevede un solo ventilatore ed un'unica pompa per il pompaggio dell'acqua marina nella vasca ed attraverso il fascio tubiero, i quali presentano bassi assorbimenti di energia richiesta, peraltro, solo durante le ore di sole, dal momento che durante la notte il processo di condensazione del vapore si arresta. Per tali motivi l'energia elettrica necessaria può pertanto essere fornita mediante un comune dispositivo di alimentazione fotovoltaico, noto ed indicato con 28. The described plant 1 also has particularly low functional costs since it provides a single fan and a single pump for pumping sea water into the tank and through the tube bundle, which have low energy absorption required, however, only during the hours of sunshine, since the steam condensation process stops during the night. For these reasons, the necessary electrical energy can therefore be supplied by means of a common photovoltaic power supply device, known and indicated with 28.
L'invio dell'acqua verso il dispositivo di accumulo non richiede dispositivi di pompaggio di alcun genere in quanto effettuato per semplice gravità. Sending the water to the storage device does not require any kind of pumping device as it is carried out by simple gravity.
L'uso di dispositivi dì accumulo galleggianti consente, da un lato, di disporre il dispositivo di accumulo nelle immediate vicinanze del gruppo di distillazione e, dall'altro, di evitare tutti i problemi di cui soffrono i dispositivi di accumulo a terra. In particolare, il fatto di prevedere dispositivi di accumulo galleggianti consente, rispetto alle soluzioni che prevedono dispositivi di accumulo a terra, di lasciare libere per altri usi estese zone di territorio prima utilizzate per la realizzazione di bacini di accumulo; lo stesso territorio non viene modificato, evitando in tal modo problemi di impatto ambientale. Con l'uso di dispositivi di accumulo galleggianti vengono poi risolti i problemi di successivo inquinamento dell'acqua immagazzinata, ed eliminate tutte le perdite di acqua distillata sia per percolazione, che per evaporazione che sono inevitabili con l'uso di bacini di accumulo sia naturali che artificiali e che sono solo parzialmente risolvibili con opere di impermeabilizzazione dei bacini stessi a fronte, però, di costi tutt'altro che trascurabili. The use of floating accumulation devices allows, on the one hand, to arrange the accumulation device in the immediate vicinity of the distillation unit and, on the other, to avoid all the problems suffered by the accumulation devices on the ground. In particular, the fact of providing floating accumulation devices allows, with respect to the solutions that foresee accumulation devices on the ground, to leave wide areas of territory previously used for the construction of accumulation basins free for other uses; the territory itself is not modified, thus avoiding problems of environmental impact. With the use of floating accumulation devices, the problems of subsequent pollution of the stored water are then solved, and all losses of distilled water both by percolation and by evaporation, which are inevitable with the use of both natural accumulation basins, are eliminated. than artificial and which are only partially resolvable with waterproofing works of the basins themselves against, however, costs that are anything but negligible.
L'impianto 1, per il fatto di utilizzare pochi particolari e comunque componenti estremamente semplici da un punto di vista funzionale, risulta essere particolarmente affidabile oltre che efficiente. Il fatto che il fascio tubiero 16 sia alloggiato in una camera buia consente di aumentare sia la durata, che l'affidabilità dell'impianto in quanto la camera buia elimina i problemi di decadimento, dovuti agli effetti della luce sul materiale del condensatore che è normalmente realizzato di materiale plastico al fine di evitare problemi di corrosione. The plant 1, due to the fact that it uses few details and in any case extremely simple components from a functional point of view, is particularly reliable as well as efficient. The fact that the tube bundle 16 is housed in a dark chamber allows to increase both the duration and the reliability of the system since the dark chamber eliminates the problems of decay, due to the effects of light on the material of the condenser which is normally made of plastic material in order to avoid corrosion problems.
Da quanto precede appare evidente che all'impianto 1 descritto possono essere apportate modifiche e varianti che non esulano dal campo di protezione della presente invenzione. In particolare, il gruppo condensatore 16 potrebbe essere realizzato in maniera diversa da quella descritta a titolo di esempio, e comprendere più tappeti di tubi fra loro sovrapposti o una diversa disposizione dei tubi stessi. Non solo, ma i tubi potrebbero essere sostituiti con più elementi cavi aventi forma e/o geometria diversa da quella di un comune tubo. From the foregoing it is evident that modifications and variations may be made to the described plant 1 which do not go beyond the scope of protection of the present invention. In particular, the condenser assembly 16 could be made in a different way from that described by way of example, and comprise a plurality of overlapping tube mats or a different arrangement of the tubes themselves. Not only that, but the tubes could be replaced with more hollow elements having a shape and / or geometry different from that of a common tube.
Inoltre, il gruppo condensatore potrebbe non essere disposto ad un livello più elevato rispetto al dispositivo di accumulo, ed essere previsti tra gli stessi un gruppo di pompaggio dell'acqua dissalata. Furthermore, the condenser unit may not be arranged at a higher level than the storage device, and a desalinated water pumping unit may be provided between them.
Infine, il dispositivo di accumulo galleggiante potrebbe essere realizzato in maniera diversa da quella indicata a titolo di esempio, ma essere comunque sempre del tipo galleggiante sulla superficie del mare. Finally, the floating accumulation device could be made in a different way from that indicated by way of example, but still be of the floating type on the surface of the sea.
Claims (1)
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