ITVI20000041A1

ITVI20000041A1 - Macchina per la microfiltrazione di particelle solide sospese in una corrente liquida

Info

Publication number: ITVI20000041A1
Application number: IT2000VI000041A
Authority: IT
Inventors: Donato Massignani
Original assignee: Donato Massignani
Priority date: 2000-02-29
Filing date: 2000-02-29
Publication date: 2001-08-29
Also published as: US6500331B2; CA2338483C; DE60113896D1; DE60113896T2; DK1129757T3; EP1129757A1; ES2250238T3; IT1315291B1; CA2338483A1; US20010017279A1; ATE306306T1; EP1129757B1

Description

Descrizione del brevetto per invenzione industriale avente titolo:”MACCHINA PER LA MICROFILTRAZIONE DI PARTICELLE SOLIDE SOSPESE IN UNA CORRENTE LIQUIDA”.

DESCRIZIONE

L’invenzione riguarda una macchina per la microfiltrazione di particelle solide sospese in una corrente liquida particolarmente in acqua proveniente da scarichi civili oppure industriali.

E’ noto che lo scarico delle acque, civili o industriali, è regolamentato da leggi sempre più severe. Attualmente la normativa europea prevede che le microparticelle presenti nell’acqua degli scarichi non devono superare i 35 mg per litro.

Si ricorda che la precedente normativa, almeno in uso per gli impianti industriali, consentiva una concentrazione di microparticelle fino a 80 mg per litro. Pertanto attualmente si ha la necessità di abbassare il livello delle microparticelle dagli 80 mg per litro permessi, ai 35 mg per litro richiesti. Per raggiungere i risultati proposti secondo la tecnica nota esistono impianti di depurazione che presentano filtri a sabbia, ma questi hanno dimensioni molto grandi. In più i filtri a sabbia presentano il limite che la filtrazione non è continua poiché tali filtri devono essere rigenerati dopo un certo numero di ore di funzionamento.

Un altro tipo di soluzione del problema è costituito daM'uso di macchine a tamburo che presentano sulla superficie del tamburo superfici filtranti: l'acqua da trattare perviene dall'interno e passa attraverso la superficie filtrante del tamburo. Queste superfici filtranti vengono periodicamente sottoposte a lavaggio per evitare l'intasamento.

Uno dei problemi relativi a questa tecnica di filtrazione è che le macchine impiegate sono molto grandi ed ingombranti e sono costose da gestire.

Un altro metodo più semplice ed efficace per realizzare filtrazioni soprattutto di solidi fibrosi sospesi in acqua, consiste nell'uso di macchine dotate di filtri a dischi rotanti tra loro affacciati in cui l’acqua arriva centralmente in direzione pressoché tangente alla superficie dei dischi filtranti e l'azione combinata della rotazione del disco con il flusso d'acqua la cui direzione risulta pressoché tangente al disco stesso, genera una forza risultante secondo una direzione tangente ed una direzione normale al disco stesso. La componente normale è quella che fa transitare l’acqua attraverso il filtro ed effettua la filtrazione mentre la componente tangenziale è inefficace. Durante questo processo di filtrazione si ha un formazione di uno strato di fibre depositato aderente alla superficie filtrante che vengono a chiudere parzialmente i fori attraverso i quali l’acqua filtra.

La massa delle fibre che mano a mano si formano nella camera di filtrazione, realizza un effetto di strisciamento sulla superficie dei filtri che provoca un'autopulizia dei fori filtranti. Naturalmente quest’autopulizia è ad un certo livello e non è perfetta. In altre parole questi tipi di macchine possono funzionare nel modo sopraddetto solo se hanno fori sufficientemente o relativamente grandi così che l’acqua filtrata non può avere un contenuto di microparticelle inferiore a 50 o 40 ηΐμ, cosa che con le norme attuali non viene accettata.

Lo scopo della presente invenzione è quello di superare i limiti della tecnica nota sopra descritta.

In particolare si vuole realizzare una macchina che effettui la microfiltrazione continua con flussi d’acqua rilevanti e tale che l'acqua filtrata risulti avere microparticelle minori o uguali a 20 mg per litro.

Un altro scopo che si vuole ottenere è quello di realizzare una macchina che sia capace di trattare volumi d’acqua notevoli senza assumere dimensioni troppo ingombranti.

Un altro scopo che si vuole raggiungere è quello di realizzare una macchina che sia relativamente poco costosa e che abbia un'alta affidabilità di esercizio.

Gli scopi prima ricordati ed altri che verranno meglio evidenziati in seguito sono raggiunti dalla macchina dell'invenzione che, in accordo con il contenuto della prima rivendicazione, comprende:

- una camera di alimentazione del liquido da trattare comunicante con

- una o più camere di trattamento, ciascuna di dette camere essendo definita da una coppia di dischi filtranti coassiali e rotanti intorno al proprio asse disposto orizzontale e perpendicolare alla direzione del flusso da trattare, e da almeno una parete parzialmente cilindrica definente con i bordi di detta coppia di dischi un accoppiamento a tenuta idraulica tale da circoscrivere lo spazio di trattamento del liquido fino a comprendere almeno l’asse di rotazione; - camere di convogliamento del liquido trattato provviste di scarichi sul fondo comunicanti con

- almeno una camera di raccolta del liquido proveniente da dette camere di convogliamento, comprendente tubazioni di scarico di detto liquido;

- mezzi di trasmissione del moto di rotazione a detti dischi filtranti,

ove detta macchina per la microfiltrazione si caratterizza per il fatto che ciascun disco di dette coppie di dischi presenta una o più rampe di lavaggio disposte esterne a detta camera di trattamento e provviste di ugelli che gettano acqua contro detti dischi in corrispondenza della parte emergente di detti dischi da dette camere di trattamento, l'acqua di lavaggio essendo raccolta da almeno un canale di convogliamento del liquido e delle particelle raccolte con detto lavaggio, disposto tra dette coppie di dischi superiormente alla camera di trattamento e terminante con un condotto che trasferisce il liquido raccolto nell'impianto di depurazione posto a monte di detta macchina.

Vantaggiosamente la macchina per la microfiltrazione dell’invenzione mantiene i benefici delle macchine a coppie di dischi filtranti che permettono ad un flusso di acqua con particelle in sospensione aventi una direzione pressoché tangenziale rispetto ai dischi, di intercettare i fori dei dischi stessi secondo una componente di forza normale alla superficie del disco. L’effetto di tale azione combinata è che il foro del disco appare funzionalmente più piccolo del foro effettivo presente nel disco.

La macchina dell’invenzione effettua le sue migliori prestazioni se utilizzata a valle di un impianto di depurazione delle acque e più specificamente a valle di una tradizionale macchina a dischi filtranti ad esempio di quella del tipo descritto nel Brevetto Europeo 0 388 709 a nome dello stesso depositante. La differenza sostanziale tra la macchina descritta nel Brevetto Europeo EP 0 388 709 e la macchina dell’invenzione consiste nel fatto che nella macchina dell’invenzione non può essere mantenuta l’autopulizia del filtro presente sulla superficie del disco poiché devono essere adottate superfici filtranti con fori ancora più piccoli per ottenere la microfiltrazione necessaria per abbattere fino ad almeno 20 ιημ, o 20 mg per litro o ancora inferiormente i solidi contenuti nel liquido filtrato.

E’ evidente quindi che il disco filtrante dovrà essere continuamente ripulito dal materiale trattenuto in modo che si eviti la chiusura dei fori filtranti.

Un altro vantaggio della macchina dell’invenzione consiste nella capacità di trattamento di elevate portate di liquido da trattare senza che per questo crescano proporzionalmente le dimensioni e gli ingombri della macchina dell'invenzione. Questo risultato è dovuto all'effetto che il battente idrostatico del liquido da trattare crea nella camera di trattamento. Più precisamente l'aumento del diametro dei dischi di filtraggio ed il conseguente aumento del battente idrostatico, crea una maggiore pressione sulla superficie dei dischi filtranti che, in tal modo, riescono a trattare portate di liquido superiori al puro aumento proporzionale della superficie filtrante dovuto all’aumento a causa del diametro maggiore.

Ulteriori caratteristiche e particolarità dell’invenzione verranno meglio evidenziate nella descrizione della macchina dell’invenzione e con l’ausilio delle figure allegate dove:

- la fig. 1 mostra in vista prospettica la macchina dell'invenzione nella quale il moto dei dischi è trasmesso tramite un riduttore assiale;

- la fig. 2 mostra la macchina dell’invenzione in cui il moto dei dischi è trasmesso tramite pignone-ruota dentata disposta circonferenzialmente;

- la fig. 3 mostra in sezione la macchina di fig. 1 ;

- la fig. 4 mostra in sezione una variante della macchina di fig. 1 con dischi conici;

- la fig. 5 mostra in sezione un’altra variante della macchina dell'invenzione dotata di due coppie di dischi. Con riferimento alle figure citate si osserva che la macchina dell’invenzione presenta una forma sostanzialmente scatolare nella quale si individuano una camera di alimentazione 2 del flusso di liquido da trattare che, attraverso il condotto di alimentazione 3, trasferisce il liquido da trattare nella camera di trattamento 4. Detta camera di trattamento, come si osserva in fig. 1 ed in fig. 3, è delimitata da parti opposte dai due dischi affacciati tra loro 5 e 6, e dalla parete semicilindrica 7 che si svolge tra i dischi 5 e 6 fino al limite superiore individuato dal fondo 81 del canale di convogliamento 8 che verrà più avanti descritto.

Attraverso i dischi filtranti 5 e 6 passa l'acqua trattata che perviene alle camere di convogliamento 10 ed 11 provviste ciascuna di almeno un foro di scarico 101 e 1 10 che convoglia le acque trattate nella camera di raccolta 12 la quale è provvista di uno scarico di fondo 121 che provvede allo scarico definitivo del liquido trattato secondo le norme vigenti e cioè con una concentrazione di solidi per litro inferiore a 20 mg.

Come si osserva in fig. 3, sopra la camera di trattamento 4 insiste una camera di lavaggio 13 delimitata dal canale di convogliamento 8 presente sul fondo di detta camera e dalle parti dei dischi filtranti 5 e 6 emergenti dalla camera di trattamento ed indicate con 51 e 61.

Le parti 51 e 61 dei dischi che emergono dalla camera di trattamento, sono sottoposte a getti violenti da parte di rampe di lavaggio indicate con 14 e 15 in modo da provvedere a liberare tutti i fori della superficie filtrante dei dischi dalle impurità trattenute. Così la parte di disco lavata si ripresenta al nuovo filtraggio durante la rotazione dei dischi senza che venga meno l’effetto filtrante.

L’acqua di lavaggio e le particelle distaccate dalle parti 51 e 61 dei dischi 5 e 6, vengono raccolte nel canale di convogliamento 8 il quale è provvisto di un tubo di scarico 82 che provvede a reimmettere l'acqua così riciclata nell’impianto di depurazione posto a monte della macchina dell’invenzione.

Nell’esempio rappresentato nelle figg. 1 , 2 e 3 la macchina dell’invenzione presenta dischi 5 e 6 a superficie piana. Nulla cambia nel funzionamento della macchina se i dischi anziché essere piani sono dischi a superficie tronco-conica come quelli descritti nel Brevetto Europeo EP 0 388 709. In fig. 4 si osserva infatti in sezione una variante esecutiva della macchina di fig. 1 in cui i dischi 20 e 21 sono conici anziché cilindrici. In tal caso la linea di contatto del canale di convogliamento 8 con i dischi 20 e 21 sarà un arco anziché una linea retta come indicato in 201 e 211.

Per il resto nulla cambia al funzionamento della macchina. L'esempio di macchina illustrato nelle figure da 1 a 4 mostra una macchina a coppia di dischi in cui i mezzi di trasmissione del moto sono rappresentati da un motoriduttore 70 il cui albero lento, non visibile in figura, è coassiale all'asse dei dischi filtranti e quindi la coppia di rotazione viene trasmessa sull’albero 71 che supporta i dischi 5 e 6 delle figg. 1 e 3 e di dischi 20 e 21 per quanto concerne la fig. 4.

Si vuole inoltre notare che le macchine di cui alle figg. 1 e 3 e di cui alla variante di fig. 4 presentano dischi con guarnizioni sulla circonferenza indicate rispettivamente, per i dischi 5 e 6, con 52 e 62, e per i dischi 20 e 21 con 202 e 212. Queste guarnizioni lavorano sulla lamiera di fondo 7 incurvata cilindrica in modo tale che vi sia tenuta tra detta lamiera di fondo ed i dischi stessi così che tutta l’acqua venga solamente filtrata e non si abbiano perdite di tenuta idraulica tra i dischi e la lamiera di fondo 7.

In una variante esecutiva mostrata in fig. 2 la trasmissione del moto alle coppie di dischi affacciati della macchina dell'invenzione è realizzata attraverso una coppia pignoneruota dentata dove il pignone 80 ingrana con la ruota dentata 81 posta sulla circonferenza interna del disco 82. Questa costruzione è specialmente indicata per macchine con dischi filtranti a diametro molto grande dove la coppia all’asse sarebbe molto elevata e quindi è preferibile utilizzare un motoriduttore presentante una velocità di rotazione al pignone sufficientemente elevata in modo da utilizzare motoriduttori a bassa coppia.

Secondo un’ulteriore variante esecutiva mostrata in sezione in fig. 5, la macchina per microfiltrazione dell'invenzione presenta due coppie di dischi indicati rispettivamente con 91 e 92, 93 e 94. In tal caso tali coppie di dischi definiranno due camere di trattamento 95 e 96 e tre camere di convogliamento 97, 98 e 99 che convoglieranno l’acqua di filtraggio in una camera di raccolta indicata con 100. Tra la coppia di dischi 91 e 92 sarà presente comunque il canale di convogliamento 8 e così anche tra la coppia di dischi 93 e 94. Naturalmente per ogni coppia di dischi saranno presenti rampe di lavaggio indicate con 14 e 15.

Per quanto concerne la superficie filtrante realizzata nei dischi, questa potrà essere realizzata con lamiera microforata, ad esempio in acciaio inossidabile, oppure con tessuto in materiale plastico resistente anch'esso presentante microfori, o con mezzi equivalenti.

E’ evidente che con la continua pulizia dei filtri operata nella parte superiore degli stessi al di fuori della camera di trattamento i dischi filtranti potranno continuamente rendere al meglio il loro compito e la filtrazione potrà avvenire nel migliore dei modi senza fermi macchina e soprattutto assicurando una qualità di filtrazione costante.

Claims

RIVENDICAZIONI 1 ) Macchina per la microfiltrazione di particelle solide sospese in una corrente liquida comprendente: - una camera di alimentazione (2) comunicante tramite un condotto con - una o più camere di trattamento (4; 95, 96) ciascuna di dette camere essendo definita da una coppia di dischi filtranti (5, 6; 20, 21 ; 91 , 92, 93, 94) coassiali e rotanti intorno al proprio asse (71 ) disposto orizzontale e perpendicolare alla direzione del flusso da trattare, e da almeno una parete parzialmente cilindrica (7) definente con i bordi di detta coppia di dischi un accoppiamento a tenuta idraulica tale da circoscrivere lo spazio di trattamento del liquido fino a comprendere almeno l’asse di rotazione; - camere di convogliamento (10, 11 ; 97, 98, 99) del liquido trattato provviste di scarichi di fondo (101 , 110) comunicanti con - almeno una camera di raccolta (12; 100) del liquido proveniente da dette camere di convogliamento, comprendente tubazioni di scarico di detto liquido; - mezzi per la trasmissione (70, 80) del moto di rotazione a detti dischi filtranti, caratterizzata dal fatto che ciascun disco di dette coppie di dischi presenta una o più rampe di lavaggio (14, 15) disposte esterne a dette camere di trattamento e provviste di ugelli che gettano acqua contro detti dischi in corrispondenza delle pareti emergenti (51 , 61 ) di detti dischi da dette camere di trattamento, l’acqua di lavaggio essendo raccolta da almeno un canale di convogliamento (8) del liquido e delle particelle raccolte con detto lavaggio, disposto tra dette coppie di dischi superiormente alla camera di trattamento e terminante con un condotto (82) che reimmette il liquido nell'impianto di depurazione posto a monte di detta macchina.
2) Macchina secondo la rivendicazione 1 ) caratterizzata dal fatto che detti dischi filtranti (5, 6) hanno superficie sostanzialmente piana.
3) Macchina secondo la rivendicazione 1 ) caratterizzata dal fatto che detti dischi filtranti (20, 21 ) hanno superficie sostanzialmente tronco-conica.
4) Macchina secondo la rivendicazione da 1 ) a 3) caratterizzata dal fatto che ciascuno di detti dischi presenta sul bordo circonferenziale una guarnizione (52, 62; 202, 212) tale da garantire la tenuta idraulica con la parete parzialmente cilindrica definente la detta camera di trattamento.
5) Macchina secondo la rivendicazione da 1 ) a 3) caratterizzata dal fatto che la parete parzialmente cilindrica presenta guarnizioni (52, 62; 202, 212) tali da garantire la tenuta idraulica tra la detta parete (7) e i detti dischi filtranti striscianti su di essa.
6) Macchina secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti caratterizzata dal fatto che i mezzi di trasmissione del moto di rotazione ai dischi filtranti comprendono un motoriduttore (70) collegato all’albero orizzontale (71 ) supportante dette coppie di dischi filtranti.
7) Macchina secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 ) a 5) caratterizzata dal fatto che i mezzi di trasmissione del moto e di rotazione ai dischi filtranti comprendono un motoriduttore dal cui albero lento esce un pignone (81 ) che ingrana con una ruota dentata (82) disposta sulla circonferenza di un disco filtrante (83).