PT1923356E

PT1923356E - Aparelho de desinfecção de água

Info

Publication number: PT1923356E
Application number: PT06123520T
Authority: PT
Inventors: Duncan Alexander Collins; Jeremy Philip Meier
Original assignee: Sev Trent Water Purification I
Priority date: 2006-11-06
Filing date: 2006-11-06
Publication date: 2010-03-15
Also published as: EP1923356B1; MX2009004831A; CN101177315A; US7615160B2; WO2008057441A2; CA2668593A1; CN101177315B; JP4809482B2; ES2337286T3; EP1923356A1; ATE454359T1; BRPI0716692A2; ZA200902955B; JP2010509051A; WO2008057441A3; DE602006011626D1; CA2668593C; US20070284315A1

Description

ΕΡ 1 923 356/PT

DESCRIÇÃO "Aparelho de desinfecção de água"

Campo Técnico 0 presente invento pertence ao campo dos aparelhos para desinfecção de água, no qual a água, a ser desinfectada (por exemplo, esterilizada), se escoa através de uma fonte de luz ultravioleta (UV).

Antecedentes do invento É conhecido utilizar a radiação ultravioleta (UV) em sistemas de desinfecção, para utilizar na purificação da água. Tais sistemas são descritos nos pedidos de patente US2003/0122092 e US2004/0195854. A radiação UV mata bactérias e germes.

Os sistemas conhecidos empregam energia de microondas para excitar a fonte de radiação de UV (por exemplo, o pedido de patente GB 2413005) . Um problema com tais sistemas é que é dificil proporcionar eficientemente energia de excitação suficiente para a fonte de UV e é difícil transferir eficazmente essa energia para a água a ser tratada. É, por conseguinte, dificil dispor aparelhos para fins de tratamento de água industrial de elevada produção. É agora descrito um aparelho de desinfecção de água, que permite realizar eficientemente um tratamento de desinfecção de água com UV de elevada produção. O aparelho compreende várias fontes de luz ultravioleta, compreendendo cada uma das quais uma lâmpada de UV, que é excitada por uma fonte de energia de microondas; e um canal para encaminhar a água através da lâmpada de UV. A lâmpada de UV está disposta perpendicularmente ao escoamento de água e está envolvida adequadamente por um guia de ondas, que compreende material transparente a UV.

Verificou-se que o aparelho de desinfecção de água do presente invento proporciona melhor eficácia (por exemplo, 2

ΕΡ 1 923 356/PT melhor capacidade de desinfecção da água) e menores custos operacionais.

Resumo do invento

De acordo com um aspecto do presente invento é proporcionado um aparelho de desinfecção de água que compreende: (a) um canal para definir um escoamento de água; (b) várias fontes de luz ultravioleta, que compreendem cada: (i) uma ou mais unidades de lâmpadas de ultravioletas alongadas, que compreendem, pelo menos, uma ampola de ultravioletas e que definem um eixo de unidade de lâmpada alongada, o qual é perpendicular ao escoamento de água e em que, em utilização, pelo menos, parte da referida unidade de lâmpada alongada encontra o referido escoamento de água; (ii) uma manga, disposta para envolver a, pelo menos, uma ampola de ultravioletas; e (iii) uma ou mais unidades de microondas que compreende uma fonte de energia de microondas para excitação da referida, pelo menos, uma ampola de ultravioletas, em que as unidades de lâmpadas de ultravioletas estão dispostas verticalmente entre uma placa de suporte superior e uma placa de suporte inferior, a unidade ou mais unidades de microondas posicionadas sobre uma superfície superior da placa de suporte superior.

Descrição detalhada do invento É proporcionado um aparelho que é adequado para ser utilizado na desinfecção de água por meio de irradiação ultravioleta. 3

ΕΡ 1 923 356/PT Ο aparelho compreende um canal, o qual em utilização, define um escoamento de água a ser tratado. 0 canal pode ser definido através de quaisquer meios adequados e é adequadamente aberto para o ambiente. Em concretizações, o canal é definido por uma disposição de valas ou canaletes, que adequadamente inclui material de betão. 0 escoamento de água pode ser disposto para ser bombeado ou para escoar-se por gravidade. 0 aparelho compreende várias fontes de luz ultravioleta.

Cada uma das várias fontes de luz ultravioleta compreende (i) uma unidade de lâmpada de ultravioletas alongada que compreende, pelo menos, uma ampola de ultravioletas e que define um eixo de unidade de lâmpada alongada; e (ii) uma unidade de microondas que compreende uma fonte de energia de microondas para excitação da referida, pelo menos, uma ampola de ultravioletas. A fonte de energia de microondas proporciona energia de microondas para excitação a ampola de ultravioletas. Adequadamente, a fonte de energia de microondas compreende um magnetrão ou outro dispositivo de produção de microondas adequado.

Em concretizações, a fonte de energia de microondas proporciona uma corrente continua de energia de microondas (isto é sem impulsos).

Noutras concretizações, a fonte de energia de microondas proporciona energia de microondas pulsada para excitar a ampola de ultravioletas. Adequadamente, a fonte de energia de microondas é pulsada por impulsos com larguras de impulso que variam de 100 milissegundos a 0,5 microssegundos, de preferência de 10 milissegundos a 5 microssegundos. Adequadamente, a fonte de energia de microondas pulsada tem um período de impulso compreendido entre 100 milissegundos a 0,5 microssegundos, de preferência de 5 milissegundos a 50 microssegundos. Adequadamente, a fonte de energia de microondas é pulsada a uma frequência de 2 MHz a 10 Hz. É preferida a optimização tanto da largura de impulso como do período de impulso. 4

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Em concretizações, a lâmpada de UV pode ser excitada tanto através de uma fonte de energia de microondas continua (isto é, não pulsada) como uma fonte de energia de microondas pulsada. Adequadamente, o valor de energia de pico da excitação pulsada é significativamente mais elevada do que o valor de energia de pico da excitação contínua. As relações de energia de pico típicas são de 1:10 a 1:100 para níveis de energia continua pulsada. Num exemplo, a lâmpada é excitada no estado estável por uma fonte de energia contínua de 100 watt e pulsada até 3000 watt por uma fonte de excitação pulsada.

Em concretizações, a fonte de luz de ultravioleta está disposta para a emissão de radiação ultravioleta quer monocromática quer policromática. O comprimento de onda dominante da fonte de luz ultravioleta é seleccionado de acordo com a aplicação de desinfecção de água particular, para a qual é utilizada a fonte de luz. Tipicamente, o comprimento de onda dominante da fonte de luz ultravioleta é de 160 nm a 370 nm.

Em concretizações, o comprimento de onda dominante da fonte de luz ultravioleta é de 240 nm a 310 nm, em particular, 254 nm. Verificou-se que tais comprimentos de onda são particularmente úteis para aplicações de desinfecção ou de purificação de água. A ou cada ampola de ultravioletas tem qualquer forma e tamanho adequados, mas de preferência tem uma forma alongada tal como uma forma cilíndrica ou forma de charuto. Os diâmetros de ampola típicos são de 5 a 200 mm, de preferência, de 10 a 40 mm, por exemplo 22 mm.

Em concretizações, a unidade de lâmpada de ultravioletas alongada compreende ampolas de ultravioletas. As ampolas de ultravioletas podem ser de tipo semelhante, por exemplo, de tamanho e temperatura de operação semelhantes ou podem ser empregues combinações de tipos de ampola diferentes. O número de ampolas de ultravioletas empregue é dimensionado para a finalidade de utilização. Tipicamente, a unidade de lâmpada 5 ΕΡ 1 923 356/ΡΤ de ultravioletas alongada compreende 2 a 25, de preferência, 3 a 18 ampolas de ultravioletas. São previstas várias formas de disposição das várias ampolas de ultravioletas, incluindo as disposições aleatórias ou informais, disposições lado a lado, disposições sequenciais, disposições em matriz e agrupamentos. As ampolas de ultravioletas podem estar dispostas em disposições de circuito eléctrico em série, paralelo ou mistura de série e paralelo. Em concretizações, as várias ampolas de ultravioletas são alongadas e dispostas numa disposição lado a lado.

Adequadamente, a ou cada ampola de ultravioletas tem uma temperatura de operação que maximiza as características da ampola escolhida. As temperaturas de operação típicas são de 10°C a 900°C, por exemplo, 40°C a 200°C e a temperatura de operação será seleccionada e optimizada de acordo com o fim de utilização.

Em concretizações, a ou cada ampola de ultravioletas não tem eléctrodo. 0 mesmo é dizer que é uma ampola sem eléctrodo, tal como uma que compreende um tubo parcialmente vazio compreendendo um elemento ou misturas de elementos na forma de vapor. 0 mercúrio é um elemento preferido para esta finalidade, mas alternativas incluem misturas de gases inertes com compostos de mercúrio, sódio e enxofre. Os halogenetos, tais como o halogeneto de mercúrio também são aqui adequados. As amálgamas também são adequadas aqui, incluindo a amálgama de índio/mercúrio.

Inevitavelmente, tais ampolas sem eléctrodo emitem um espectro de comprimentos de onda, dependendo da natureza química do elemento ou elementos do núcleo.

As concretizações que empregam múltiplas lâmpadas com diferentes características de espectro estão previstas aqui.

Adequadamente, a energia de operação de pico de cada ampola de ultravioletas é de 100 watt a 100 000 watts, de preferência, de 500 watts a 30 000 watts. 6 ΕΡ 1 923 356/ΡΤ

Em utilização, pelo menos, parte da unidade de lâmpada alongada encontra o escoamento de água. Em concretizações, nenhuma das unidades de microondas encontra o escoamento de água. A unidade de microondas é adequadamente alimentada por uma fonte de alimentação de energia (por exemplo, fonte de alimentação de energia de baterias ou da rede) e é altamente preferido que o escoamento de água não entre em contacto com a fonte de alimentação de energia. 0 eixo de unidade de lâmpada alongada é perpendicular ao escoamento de água, a qual se escoa geralmente na horizontal numa direcção definida pelo canal. Isto contrasta com as disposições típicas da técnica anterior, nas quais o escoamento de água é realizado ao longo do eixo de lâmpada alongada. Adequadamente, o eixo de unidade de lâmpada alongada é um eixo vertical (isto é, orientado verticalmente). Uma vantagem de tal orientação é que a unidade de microondas e todas as ligações eléctricas da mesma, incluindo, por exemplo, a fonte de alimentação podem estar posicionadas totalmente acima da linha de água de modo que em utilização, estas não se encontram com o escoamento de água.

Em concretizações, o aparelho de desinfecção de água está aqui provido de um ou mais deflectores para direccionar o escoamento da água para a ou cada unidade de lâmpada alongada. Os deflectores podem ter qualquer forma ou tamanho adequado. Adequadamente, um ou mais deflectores estão dispostos de modo espaçado (por exemplo afastados radialmente) em torno da ou de cada unidade de lâmpada alongada.

Em concretizações, os deflectores compreendem elementos alongados (por exemplo cilíndrico alongado) e os deflectores alongados estão dispostos paralelos ao eixo de lâmpada alongada de cada unidade de lâmpada alongada. Deste modo, quando a ou cada unidade de lâmpada alongada é disposta verticalmente, os deflectores também são dispostos verticalmente.

Quando os deflectores são elementos cilíndricos alongados, o espaço no interior do cilindro pode, em 7

ΕΡ 1 923 356/PT concretizações, ser utilizado para proporcionar aqui outras funções e/ou alojar outros elementos do aparelho. Deste modo, em concretizações um ou mais dos deflectores compreendem aqui um elemento de tubo de ar de um sistema de arrefecimento de ar (como é descrito aqui com mais pormenor a seguir). Noutras concretizações, um ou mais dos deflectores alojam aqui um parafuso de guia de um sistema de limpeza móvel (como é descrito aqui com mais pormenor a seguir).

Em concretizações, a unidade de lâmpada de ultravioletas alongada compreende um guia de ondas opticamente transparente para guiar energia de microondas originada na fonte de energia de microondas até ao, pelo menos, uma ampola de ultravioletas, em que o guia de ondas envolve totalmente a, pelo menos, uma ampola de ultravioletas.

Os pedidos de patente PCT da requerente n.°s WO 00/32244, WO 01/09924 e WO 03/021,632, descrevem fontes de luz ultravioleta, nas quais um guia de onda opticamente transparente envolve totalmente, pelo menos, uma ampola de ultravioletas.

Por guia de ondas opticamente transparente pretende-se dizer que é um guia de ondas substancialmente transparente à radiação ultravioleta aqui empregue, tendo tipicamente uma transparência maior do que 50%, de preferência, maior do que 90% à radiação UV. O guia de ondas opticamente transparente controla o fluxo da radiação ultravioleta a partir do mesmo. A função de controlo inclui tipicamente o impedimento da libertação de frequências de radiação ultravioleta desnecessárias ou perigosas.

Em concretizações, o guia de ondas opticamente transparente está provido de uma manga (por exemplo, uma manga de quartzo) e o material dessa manga é seleccionado para, de preferência, permitir que se escapem diferentes comprimentos de onda da radiação UV. A natureza exacta do guia de ondas opticamente transparente e sua função de controlo pode ser dimensionada para se adequar à finalidade da utilização. 8 ΕΡ 1 923 356/ΡΤ

Em concretizações, ο guia de ondas controla o fluxo de energia de microondas a partir do mesmo. 0 controlo da energia de microondas, a qual passa através do guia de ondas é útil em concretizações do invento que utilizam a radiação tanto UV como de microondas.

Noutras concretizações, o guia de ondas bloqueia, pelo menos, a maioria do fluxo de energia de microondas do mesmo.

Em concretizações, o guia de ondas opticamente transparente compreende uma manga feita de quartzo ou de um material de plástico transparente a UV. Em geral, um guia de ondas com manga será de forma cilíndrica.

Podem ser previstas diferentes configurações do guia de ondas opticamente transparente e da manga. Num aspecto o guia de ondas opticamente transparente tem a forma rectangular e tem uma manga de quartzo em torno do mesmo. Num outro aspecto, o guia de ondas opticamente transparente tem a forma cilíndrica (que inclui, por exemplo, uma grelha ou malha metálica) . Em geral os guias de ondas com manga de quartzo rectangulares são, em geral, mais dispendiosos do que os guias de ondas de malha cilíndricos.

Em concretizações, o guia de ondas opticamente transparente, ou qualquer manga para o mesmo, é revestido por um revestimento que auxilia a controlar o fluxo de energia de microondas e/ou ultravioleta a partir do mesmo. 0 revestimento pode ser aplicado a cada ou a ambas as superfícies interna ou externa do guia de ondas. Estão também previstos revestimentos parciais.

Em concretizações, o guia de ondas opticamente transparente, ou qualquer manga para o mesmo compreende um material condutor. 0 material condutor pode estar integrado, ou aplicado como um revestimento ou forro interno ou externo. 0 forro pode contactar directamente com a superfície interna do guia de ondas opticamente transparente ou estar afastado da mesma.

Em concretizações, qualquer manga para o guia de ondas opticamente transparente e/ou para a ampola de ultravioletas 9

ΕΡ 1 923 356/PT é revestida com um revestimento que auxilia a modificar o comprimento de onda da luz emitida.

Noutras concretizações, o guia de ondas opticamente transparente é construído para assegurar o controlo do escape da energia de microondas. Por exemplo, o guia de ondas pode estar adaptado para incluir diferentes espaçamentos de orifícios, espessuras de fios e configurações gerais.

Em concretizações, o guia de ondas compreende uma malha condutora. De preferência, a malha condutora compreende um material condutor de alta frequência, seleccionado a partir do grupo que consiste em cobre, alumínio e aço inoxidável.

Em concretizações, a unidade de lâmpada de ultravioletas alongada está provida de uma entrada de ar e uma saída de ar dispostas para direccionarem um escoamento de ar da referida entrada de ar para a referida saída de ar e que passa por, pelo menos, uma ampola de ultravioletas. O escoamento de ar é tipicamente disposto para arrefecer as ampolas de ultravioletas, em utilização, para se conseguir uma temperatura de operação mais constante. A requerente determinou que a utilização de um tal sistema de arrefecimento de ar é particularmente importante para os sistemas de canal aberto, nos quais o nível de água (isto é o nível do escoamento de água) pode variar ao longo de qualquer período de utilização com o efeito de também variar o comprimento da unidade de lâmpada de ultravioletas alongada, que encontra o escoamento de água. 0 escoamento de água tem um efeito de arrefecimento na unidade de lâmpada de ultravioletas alongada e na ausência de um escoamento de ar de arrefecimento, este efeito de arrefecimento da água também variará ao longo do tempo, o que pode conduzir a problemas de sobreaquecimento da lâmpada, quando os níveis de escoamento de água são baixos. 0 escoamento de ar proporciona arrefecimento e portanto uma temperatura de operação da lâmpada mais constante, mesmo quando os níveis de escoamento de água são baixos.

Em concretizações, o aparelho de desinfecção de água compreende adicionalmente uma unidade de bombagem de ar para 10 ΕΡ 1 923 356/ΡΤ bombear ar para a referida entrada de ar da unidade de lâmpada de ultravioletas alongada, para definir um escoamento de ar de arrefecimento que passa por, pelo menos, uma ampola de ultravioletas.

Noutras concretizações, o aparelho de desinfecção de água compreende adicionalmente uma unidade convectora de ar para definir um escoamento de ar de arrefecimento por convecção, que passa a, pelo menos, uma ampola de ultravioletas.

Em concretizações, o aparelho de desinfecção de água compreende, pelo menos, uma unidade de montagem de fontes de luz ultravioleta, compreendendo cada unidade de montagem uma montagem das referidas várias fontes de luz ultravioleta. Adequadamente, cada unidade de montagem de fontes de luz ultravioleta compreende de duas a seis (por exemplo quatro) fontes de luz ultravioleta.

Em concretizações, o aparelho de desinfecção de água compreende várias unidades de montagem de fontes de luz ultravioleta, dispostas em série ao longo da direcção de escoamento de água. O aparelho pode, por conseguinte, ser fornecido e empregue de modo modular com diferentes números e disposições de unidades de montagem (modulares) empregues dependendo das caracteristicas de operação e do escoamento de água desejados.

Em concretizações, o aparelho de desinfecção de água compreende ainda um sistema de limpeza para a limpeza da unidade de lâmpada de ultravioletas alongada. Os sistemas de limpeza adequados incluem os com base no escoamento de fluidos, tal como um escoamento de água, ar ou gás. Podem ser empregues, se for necessário, agentes de limpeza tais como detergentes.

Em concretizações, o sistema de limpeza inclui um limpador, móvel ao longo da ou de cada unidade de lâmpada de ultravioletas alongada. O limpador pode, por exemplo, ser provido de uma superfície de escova de limpeza, tal como uma que inclua elementos de escova em aço inoxidável. Quando o aparelho tem unidades de lâmpadas de ultravioletas alongadas 11 ΕΡ 1 923 356/ΡΤ orientadas verticalmente, ο limpador pode ser adequadamente movido para uma posição de "descanso", na qual assenta por cima da linha de água e, por conseguinte, não pode ser conspurcado por nada no escoamento de água, quando na posição de "descanso".

Em concretizações, a fonte de luz ultravioleta compreende ainda um percurso guia para guiar a energia de microondas, vinda da fonte de energia de microondas para a ampola de ultravioletas. Numa outra concretização, o percurso de guia define um percurso essencialmente linear para a energia de microondas. Numa outra concretização, o percurso de guia define um percurso não linear, tal como um percurso que define um ângulo, tal como um ângulo recto. Em concretizações, o percurso de guia compreende um cabo coaxial.

Pode ser importante a escolha dos materiais a serem utilizados no aparelho de desinfecção de água e em quaisquer disposições de tubagem de escoamento de fluidos. Tipicamente, serão seleccionados os materiais que são resistentes à corrosão e que não provoquem a lixiviação de contaminantes para o sistema. Os materiais de vedação são também cuidadosamente seleccionados, incluindo os com materiais de selagem tipicamente Chemraz (nome comercial), Teflon (nome comercial), Viton (nome comercial) encapsulado e GORE-TEX (nome comercial).

De acordo com um outro aspecto do presente invento é proporcionado um método de utilização do aparelho de desinfecção de água, descrito aqui para desinfecção de um liquido contendo água. Adequadamente, o liquido contendo água é seleccionado a partir do grupo que consiste em água para consumo humano, água de residual e água de esgoto.

Uma aplicação particular é na limpeza da água do mar de lastro dos porões dos navios em que contaminantes na água de lastro são dissociados por aplicação de radiação ultravioleta.

Uma outra aplicação particular é a aplicação na dissociação de material orgânico, tal como carbono oxidável 12

ΕΡ 1 923 356/PT total (TOC) na água de enxaguamento para utilização nas indústrias electrónica, de semicondutores, farmacêutica, de bebidas, cosmética e energética. O processo envolve a produção de radicais OH, que oxidam quaisquer moléculas de hidrocarbonetos na água de enxaguamento. Opcionalmente, podem ser empregues outros oxidantes tal como ozono e peróxido de hidrogénio. Tipicamente, leitos de desionização por polimento, que apresentam materiais de resina de grau nuclear são colocados a jusante das unidades de redução TOC para remover quaisquer espécies ionizadas e repor a resistividade da água.

Breve descrição dos desenhos

Serão agora descritas as concretizações preferidas da fonte de luz ultravioleta de acordo com o presente invento com referência aos desenhos anexos, nos quais: a FIG. 1 é uma vista em perspectiva de um aparelho de desinfecção de água; a FIG. 2 é uma vista em corte transversal de uma representação esquemática de uma unidade de luz ultravioleta alongada de uma fonte de luz ultravioleta, adequada para ser utilizada com um aparelho de desinfecção de água; as FIGS. 3a a 3c mostram uma vista em perspectiva frontal, traseira e lateral de uma fonte de luz ultravioleta, adequada para ser utilizada com um aparelho de desinfecção de água; a FIG. 4a mostra uma vista plana a partir da frente de uma fonte de luz ultravioleta das FIGS. 3a a 3c; a FIG. 4b mostra uma vista em corte transversal de uma fonte de luz ultravioleta da FIG. 3b pela secção A-A da FIG. 4a; as FIGS. 5a e 5b mostram diagramas de fluxo do escoamento de água através de um aparelho de desinfecção de água. 13

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Descrição detalhada dos desenhos 0 presente invento é agora descrito por meio de exemplos, os quais constituem concretizações possíveis do invento.

Referindo agora os desenhos, a FIG. 1 mostra um aparelho de desinfecção de água que compreende um canal de água 10 definido por uma vala de betão 12, para direccionar um escoamento de água a ser tratado. As paredes da vala de betão definem rebordos 13, 14 e a vala 12 está disposta para receber uma disposição em série de dez unidades de montagem de fontes de luz ultravioleta 20a a 20] ao longo da mesma.

Cada uma das montagens de fontes de luz ultravioleta 20a a 20j (só uma indicada em pormenor) compreende uma unidade de montagem de microondas 30, a qual contacta os rebordos 13, 14 e fica por cima do canal de água 10 e uma unidade de montagem de lâmpada de ultravioletas alongada 40, que se prolonga verticalmente para baixo para o canal de água 10. Cada unidade de montagem de microondas 30 está provida de uma cobertura removível 32.

Em utilização, um escoamento de água a ser tratado é direccionado ao longo do canal de água 10. Pode, por conseguinte, ser apreciado que, pelo menos, parte da unidade de montagem de lâmpada alongada 40 irá encontrar o escoamento de água a tratar para tratamento do mesmo com a radiação ultravioleta e também que a unidade de montagem de microondas 30 não irá encontrar o escoamento de água.

Pode ser conseguida uma melhor compreensão da estrutura pormenorizada de cada unidade de montagem de fontes de luz ultravioleta 20a a 20j pela referência às FIGS. 3a a 4b, as quais mostram várias vistas de uma unidade de montagem de fontes de luz ultravioleta adequada 20, que difere da mostrada na FIG. 1 apenas por a cobertura 32 ter sido removida, para mostrar os pormenores internos da unidade de montagem de microondas 30.

Pode-se ter uma melhor compreensão de uma unidade de lâmpada de ultravioletas alongada 41 da unidade de montagem 14 ΕΡ 1 923 356/ΡΤ de lâmpada de ultravioletas alongada 40 de cada fonte de luz ultravioleta das FIGS. 1 e 3a a 4b pela referência à FIG. 2, a qual é agora descrita em mais pormenor.

Assim, referindo a FIG. 2 a unidade de lâmpada de ultravioletas alongada 41 pode ser vista, em utilização, a ser parcialmente submersa num escoamento de água 16, definido pela vala de betão 12. Cada unidade de lâmpada 41 compreende um grupo de ampolas de ultravioletas sem eléctrodos 42, dispostas lado a lado e que definem um eixo vertical de unidade de lâmpada alongada 43. O agrupamento de ampolas 42 é totalmente envolvido por uma malha de aço inoxidável 50, a qual define um guia de ondas para guiar a energia de microondas para as ampolas 42, a partir de uma fonte de energia de microondas (não mostrada na FIG. 2) . O próprio guia de ondas de malha de aço inoxidável 50, é formado sobre a superfície interna de uma manga de quartzo transparente a ultravioletas 44, a qual envolve totalmente as ampolas 42 e funciona como um alojamento tanto para as ampolas 42 como para o guia de ondas 50. Em utilização, as ampolas 42 são excitadas por energia de microondas direccionada para as mesmas pelo guia de ondas 50 para emitir radiação ultravioleta, a qual irradia para fora através da manga de quartzo 44 para irradiar e portanto desinfectar a água 16 que se escoa para além da mesma. A requerente verificou que é vantajoso proporcionar um sistema de arrefecimento de ar para cada unidade de lâmpada 41, de modo que possam ser mantidas temperaturas de operação controladas para as ampolas 42, através dos vários níveis de escoamento de água 16. Deste modo, a base da manga de quartzo 44 liga por através da montagem de vedação 46 a uma caixa de ar inferior 6 0, que está disposta para ser individual para aquela unidade de lâmpada 41. A caixa de ar inferior 60 recebe uma alimentação de ar de arrefecimento através do tubo 62, o qual, por sua vez, é alimentada (através da caixa de ar superior comum 66) pelo ventilador de arrefecimento 64 que aspira ar da atmosfera. A caixa de ar inferior 60, por sua vez, alimenta ar de arrefecimento para acima através da manga de quartzo 44 que passa pelas ampolas 42 para a caixa de ar superior comum 66, a qual expulsa por último o ar para a atmosfera através do respiradouro de escape 68. Em 15

ΕΡ 1 923 356/PT concretizações, o tubo 62 e quaisquer outras partes do sistema de arrefecimento de ar podem estar providas com deflectores, válvulas e outro equipamento de controlo de ar (não mostrado) conforme for necessário para se obter um escoamento de ar de arrefecimento controlado. Também são contemplados sistemas de controlo electrónicos.

Com referência agora às FIGS. 3a a 4b, é mostrada uma unidade de montagem de fontes de luz ultravioleta 20, que compreende uma armação, que define uma placa de suporte superior 22 e uma placa de suporte inferior 24 com escoras de suporte de canto cilíndricas 26 e escoras de suporte de bordo meio cilíndricas 27 entre as mesmas. As escoras de suporte 26, 27 estão posicionadas para actuarem como deflectores para direccionar o escoamento de água (como será descrito com mais pormenor, com referência às FIGS. 5a e 5b). A placa de suporte superior 22 actua para suportar uma montagem de unidade de microondas 30, que compreende quatro unidades de microondas 31a a 31d, dispostas em série linear e compreendendo cada uma um magnetrão como uma fonte de energia de microondas. Entre as placas de suporte superior 22 e inferior 24 é proporcionada uma unidade de montagem de lâmpada de ultravioletas alongada 40, que compreende uma série linear correspondente de quatro unidades de lâmpadas alongadas 41a a 41d. Cada unidade de lâmpada 41 tem a estrutura pormenorizada, como foi descrito anteriormente em relação à FIG. 2. Cada unidade de lâmpada 42 é também recebida pela placa de limpeza 70, a qual está disposta para se mover para cima e para baixo do lado de fora de cada unidade de lâmpada 41, para a limpeza da mesma. A acção de limpeza é descrita com mais pormenor a seguir aqui. A placa de suporte superior 22 também pode ser vista como suporte para o ventilador de arrefecimento 64 e é também visível o respiradouro de escape 68 de certas unidades de lâmpadas 41. Será apreciado que a montagem de unidade de microondas 30 estará disposta para ligação a uma fonte de energia (por exemplo a rede eléctrica ou baterias de alimentação). Como pode ser observado na FIG. 3c, a placa de suporte superior 22 suporta também a caixa de ar comum superior 66 e a placa de suporte inferior 24 suporta as caixas de ar inferiores individuais 60a a 60d para cada 16

ΕΡ 1 923 356/PT unidade de lâmpada 41. Também é visível a rede de tubagens de ar cilíndricas de arrefecimento 62 (por razões de clareza, está apenas indicado um tubo 62). Os tubos de ar cilíndricos 62 estão posicionados para actuarem como deflectores, para direccionarem o escoamento de água (como será descrito com mais pormenor com referência às FIGS. 5a e 5b).

Referindo agora as FIGS. 4a e 4b, podem ser apreciados mais pormenores de cada unidade de montagem de fontes de luz ultravioleta 20. Assim, cada unidade de lâmpada 41 (por razões de clareza apenas está indicada uma de quatro) compreende alojamento da manga de quartzo transparente a ultravioletas 44, que tem guia de ondas de aço inoxidável 50 proporcionado na sua superfície interna e actua para alojar um grupo de quatro ampolas alongadas 42, dispostas em torno do eixo de ampola alongado 43. Cada unidade de lâmpada 41 é recebida no interior da abertura circular 72 da placa de limpeza 70, em que cada abertura circular 72 tem elementos de escova de aço inoxidável proporcionados circunferencialmente na mesma. A placa de limpeza 72 pode ser movida para cima e para baixo em todas as quatro unidades de lâmpadas 41 para limpeza da superfície externa dos alojamentos de manga de quartzo 44 das mesmas. O movimento da placa de limpeza 72 é accionado por motor e controlado electromagneticamente e, em particular, sob a acção do parafuso de comando de limpador 74, alojado no interior de um tubo de ar 62 e do magneto de comutador de proximidade de limpador 76. Também pode ser apreciado que os tubos de ar 62 realizam uma função dupla pela actuação quer como componentes do sistema de arrefecimento de ar (como já descrito) quer como guias para a placa de limpeza móvel 72.

Num cenário de utilização típico, a água 16 escoa-se através da vala de betão e passa por uma disposição em série de unidades de montagem de fontes de luz ultravioleta 20a a 20 j. Cada unidade de lâmpada de ultravioletas 41 recebe energia de microondas a partir da sua unidade de energia de microondas para excitar as ampolas 42 da mesma para irradiarem a água 16 que se escoa através das mesmas, e, desse modo, a desinfectar. O sistema de ar de arrefecimento é utilizado para impedir que as ampolas 42 sobreaqueçam e a sua operação é tipicamente controlada por um sistema de controlo 17 ΕΡ 1 923 356/ΡΤ electrónico, que monitoriza continuamente a temperatura no interior de cada unidade de lâmpada 41. Periodicamente, a placa de limpeza 70 é movida para cima e para baixo em cada unidade de lâmpada 41 para limpeza da superfície da mesma. Quando a placa de limpeza 70 não está a ser utilizada a mesma é mantida acima da linha de água para impedir que se suje. A requerente verificou ser vantajoso empregar um ou mais deflectores 26, 62 para direccionar o escoamento de água para cada unidade de lâmpada alongada 41. A FIG. 5a mostra o diagrama de fluxo de água obtido quando água se escoa através de uma série de unidades de montagem de fontes de luz ultravioleta 20a a 20c. A FIG. 5b mostra com mais pormenor o diagrama de fluxo de água obtido quando a água se escoa através de uma das unidades de montagem de fontes de luz ultravioleta 20a. Assim, a acção de deflexão das escoras de suporte de canto cilíndricas 26, das escoras de suporte lateral meio cilíndricas 27 e dos tubos de ar cilíndricos 62 (por razões de clareza apenas um indicado) é direccionar o escoamento de água em volta da unidade de lâmpada 41.

Lisboa, 2010-03-09

Claims

ΕΡ 1 923 356/ΡΤ 1/5 REIVINDICAÇÕES 1 - Aparelho de desinfecção de água, que compreende: (a) um canal (10) para definir um escoamento de água; (b) várias fontes de luz ultravioleta (20a a 20j), que compreendem cada: (i) uma ou mais unidades de lâmpadas de ultravioletas alongadas (40) que compreendem, pelo menos, uma ampola de ultravioletas e que definem um eixo de unidade de lâmpada alongada, o qual é perpendicular ao escoamento de água e em que, em utilização, pelo menos, parte da referida unidade de lâmpada alongada encontra o referido escoamento de água; (ii) uma manga de quartzo (44), disposta para envolver a, pelo menos, uma ampola de ultravioletas; e (iii) uma ou mais unidades de microondas (30), que compreendem uma fonte de energia de microondas para excitação da referida, pelo menos, uma ampola de ultravioletas, em que as unidades de lâmpadas de ultravioletas estão dispostas verticalmente entre uma placa de suporte superior (22) e uma placa de suporte inferior (24), estado uma unidade ou mais unidades de microondas (30) posicionadas sobre uma superfície superior da placa de suporte superior (22).
2 - Aparelho de desinfecção de água de acordo com a reivindicação 1, que compreende ainda um sistema de arrefecimento para a montagem de lâmpada (200 a 205), compreendendo o sistema de arrefecimento: um ventilador (64), posicionado sobre a placa de suporte superior (22); ΕΡ 1 923 356/ΡΤ 2/5 uma caixa de ar superior (66) partilhada em comum entre uma ou mais unidades de lâmpadas (41), a caixa de ar superior (66), adaptada para receber uma alimentação de ar de arrefecimento, a partir do ventilador; um tubo de ar cilíndrico (62) para transportar para baixo da alimentação de ar frio vinda da caixa de ar superior comum (66); e uma ou mais caixas de ar inferiores (60), adaptadas para recepção da alimentação de ar frio vinda do tubo de ar cilíndrico (62), uma ou mais caixas de ar inferiores (60) acoplada de um modo selado à manga de quartzo (44), que envolve as ampolas de ultravioletas (42), estando cada caixa de ar inferior ainda adaptada para transportar para cima a alimentação de ar frio através da manga de quartzo, que envolve as ampolas de ultravioletas; em que a placa de suporte superior (22) compreende a caixa de ar superior comum (66) e a placa de suporte inferior compreende, pelo menos, uma caixa de ar inferior para cada unidade de lâmpada.
3 - Aparelho de desinfecção de água de acordo com a reivindicação 2, em que a manga de quartzo (44), que envolve as ampolas de ultravioletas, direcciona a alimentação de ar frio vinda de uma ou mais caixas de ar inferiores (66) para a caixa de ar superior comum (66).
4 - Aparelho de desinfecção de água de acordo com a reivindicação 2, que compreende ainda um respiradouro de escape (68), posicionado sobre a superfície superior da placa de suporte superior (22), estando o respiradouro de escape (68) ligado à caixa de ar superior comum (66).
5 - Aparelho de desinfecção de água de acordo com a reivindicação 2, em que o tubo de ar cilíndrico (62) está disposto entre a placa de suporte superior (22) e a placa de suporte inferior (24).
6 - Aparelho de desinfecção de água de acordo com a reivindicação 2, em que o tubo de ar cilíndrico (62) ΕΡ 1 923 356/ΡΤ 3/5 compreende ainda deflectores e válvulas, estado os deflectores e válvulas adaptados para controlarem a alimentação de ar frio.
7 - Aparelho de desinfecção de água de acordo com a reivindicação 2, que compreende ainda sistemas de controlo electrónicos, para controlo da alimentação de ar frio.
8 - Aparelho de desinfecção de água de acordo com a reivindicação 1, que compreende ainda uma ou mais escoras de suporte (26, 27), posicionadas entre a placa de suporte superior (22) e a placa de suporte inferior (24).
9 - Aparelho de desinfecção de água de acordo com a reivindicação 8, em que as escoras de suporte (26, 27) compreendem ainda uma ou mais escoras de suporte de canto cilíndricas (26) e uma ou mais escoras de suporte de bordo meio cilíndricas (27).
10 - Aparelho de desinfecção de água de acordo com a reivindicação 8, em que as escoras de suporte (26, 27) estão posicionadas para actuarem como deflectores para direccionarem um escoamento de água para a unidade de lâmpada (41) .
11 - Aparelho de desinfecção de água de acordo com a reivindicação 1, em que cada unidade de lâmpada (41) compreende ainda uma placa de limpeza (72).
12 - Aparelho de desinfecção de água de acordo com a reivindicação 1, em que cada unidade de lâmpada (41) compreende um guia de ondas opticamente transparente (50), para guiar a energia de microondas para uma ou mais ampolas de ultravioletas (42), envolvendo o guia de ondas (50) uma ou mais ampolas de ultravioletas.
13 - Aparelho de desinfecção de água de acordo com a reivindicação 12, em que o guia de ondas (50) está localizado numa superfície interior da manga de quartzo (44). ΕΡ 1 923 356/ΡΤ 4/5
14 - Aparelho de desinfecção de água de acordo com a reivindicação 12, em que o guia de ondas (50) compreende ainda uma malha condutora.
15 - Aparelho de desinfecção de água de acordo com a reivindicação 1, em que o comprimento de onda dominante de uma ou mais unidades de lâmpadas (41) é de 160 a 370 nm.
16 - Aparelho de desinfecção de água de acordo com qualquer reivindicação anterior, em que, em utilização, uma ou mais unidades de microondas (30) estão posicionadas acima do escoamento de água.
17 - Método de desinfecção de água, que compreende: a colocação de um aparelho de desinfecção de água num canal aberto (10) de água, compreendendo o aparelho de desinfecção de água uma montagem de lâmpadas (20a a 20j), compreendendo ainda a montagem de lâmpada: uma placa de suporte superior (22) e uma placa de suporte inferior (24); uma ou mais unidades de lâmpadas de ultravioletas alongadas disposta verticalmente entre a placa de suporte superior (22) e a placa de suporte inferior (24), compreendendo cada unidade de lâmpada um ou mais ampolas de ultravioletas; compreendendo ainda a placa de suporte superior uma ou mais unidades de microondas, uma ou mais unidades de microondas, posicionadas sobre uma superfície superior da placa de suporte superior; uma caixa de ar superior partilhada em comum por uma ou mais unidades de lâmpadas; e um ventilador de arrefecimento, adaptado para fornecer uma alimentação de ar frio à caixa de ar superior comum; compreendendo a placa de suporte inferior ainda uma caixa de ar inferior para cada unidade de lâmpada; e em que, em utilização, uma ou mais unidades de lâmpadas estão orientadas verticalmente em relação ao escoamento de água; o direccionamento de um escoamento de água para uma ou mais unidades de lâmpadas, sendo a água direccionada para as unidades de lâmpadas por um ou mais deflectores, posicionados entre a placa de suporte superior e a placa de suporte inferior; e ΕΡ 1 923 356/PT 5/5 ο fornecimento de energia para as unidades de microondas para libertar energia de microondas, em que a energia de microondas excita as ampolas de ultravioletas para emitirem radiação ultravioleta.
18 - Método de desinfecção de água de acordo com a reivindicação 17, que compreende ainda o arrefecimento de uma ou mais unidades de lâmpadas, pelo direccionamento da alimentação de ar frio vinda da caixa de ar superior comum (66) para um tubo de ar cilíndrico (62), posicionado entre a placa de suporte superior (22) e a placa de suporte inferior (24) .
19 - Método de desinfecção de água de acordo com a reivindicação 18, que compreende ainda o fornecimento da alimentação de ar frio direccionada para a caixa de ar inferior (60).
20 - Método de desinfecção de água de acordo com a reivindicação 19, que compreende ainda o redireccionamento da alimentação de ar frio para a caixa de ar superior comum (66), vinda da caixa de ar inferior (60) através de uma manga de quartzo (44) que envolve as ampolas de ultravioletas.
21 - Método de desinfecção de água de acordo com a reivindicação 20, que compreende ainda a expulsão da alimentação de ar frio redireccionado, vinda da caixa de ar superior comum (66) através de um respiradouro de escape (68), proporcionado sobre a superfície superior da placa de suporte superior (22). Lisboa, 2010-03-09