BRPI0407345B1 - Sistema de purificação de água. - Google Patents

Description

“SISTEMA DE PURIFICAÇÃO DE ÁGUA” CAMPO DA INVENÇÃO A presente invenção é relativa a nm regulador de escoamento e, em particular, um regulador de escoamento para liberação regulada de fluidos sob escoamento por gravidade. Tal sistema pode ser utilizado em combinação com sistemas de purificação tais como sistemas de liberação de biocidas (por exemplo, resinas halogenadas ou tabletes de cloro) que requerem contato regulado de fluido com ativos para o processo de purificação.

FUNDAMENTO E TÉCNICA PRECEDENTE

Sistemas de purificação, do tipo discutido acima, requerem que o fluido seja tratado para atravessar sob escoamento por gravidade através da unidade de purificação para efetuar contato do fluido que escoa com o meio empregado para tratamento de fluido. Existe uma necessidade para controlar o escoamento por gravidade em tais sistemas para conseguir tratamento e purificação e efetivos. A U.S. 458 4106 divulga um sistema de cloração para distribuir cloro quando o ativo em uma banheira ou um spa. O sistema regula o escoamento de água através de uma câmara de mistura com uma válvula ou torneira para controlar a taxa de distribuição de cloro. Um conjunto de venturis e defletores também regula o escoamento de água através da câmara de mistura, e controla a dimensão de partículas de comprimidos para cloração que irão escoar para fora do sistema de cloração. A U.S. 5089127 divulga um alimentador químico que inclui um cilindro para acomodar uma lata que mantém uma pluralidade de elementos de sanitização conformados sólidos na forma de pelotas ou comprimidos, por exemplo, de hipoclorito de cálcio ou de cloroisocianurato. O fundo e a extremidade inferior da parede lateral da lata são perfurados e a porção extrema inferior da lata é localizada dentro da porção superior de uma entrada superior aberta ou reservatório de erosão. A água penetra na extremidade inferior do reservatório de erosão através de uma abertura de entrada na forma de um jato, e passa para cima para contatar os elementos sólidos de sanitização na porção extrema inferior da lata para erodir e dissolver gradualmente os elementos sólidos de sanitização na porção extrema inferior da lata. A quantidade de produto químico fornecido para a água que atravessa o alimentador é controlada variando a vazão de entrada da água que se choca sobre os elementos na porção extrema inferior da lata. Neste sistema uma válvula de controle de entrada é montada no conduto de entrada para controlar o escoamento da água de entrada para o interior do reservatório de elemento de sanitização. A U.S. 6298871 BI divulga um alimentador químico que produz uma solução de um agente de tratamento químico tal como hipoclorito de sódio. O alimentador compreende uma carcaça que define uma cavidade e um recipiente oco vertical alongado é localizado de maneira centralizada dentro da cavidade. A parede inferior da parede lateral do recipiente é adjacente à base e contém uma pluralidade de perfurações na porção inferior da parede lateral que é espaçada da parede interna da carcaça. No mínimo uma lata oca que tem uma pluralidade de perfurações em sua base e a porção inferior de sua parede lateral é acomodada de maneira deslizante dentro do recipiente.

Condutos são fornecidos para distribuir o liquido no qual o agente de tratamento químico é fornecido para uma câmara abaixo das perfurações na lata e para remover a corrente liquida que contém o agente de tratamento químico a partir do alimentador.

Um problema com dispositivos tais como venturis e defletores é que eles requerem intervenção manual regular, e não proporcionam controle de escoamento uniforme. Por outro lado, mecanismos de controle mais complexos tais como sistemas atuados de maneira eletrônica, elétrica, pneumática ou hidráulica podem ser mais confiáveis, porém são caros de fabricar e de manter.

OBJETIVO DA INVENÇÃO O objetivo da presente invenção é fornecer um regulador de escoamento para liberação controlada de fluidos sob escoamento por gravidade independentemente do peso ou volume da fonte que seja simples e efetivo em custo, e que não soffa de controle irregular, mudanças drásticas em características de escoamento ou turbulência, e não envolva complexidades de instalação e manutenção. O replador de escoamento da invenção pode ser adaptado para ligação e ou instalação conveniente a qualquer fornecimento ou fonte, tal como unidades de armazenamento que fornecem água suja sob gravidade. O regulador de escoamento da invenção fornece liberação controlada de fluido sob escoamento por gravidade, e pode ser adaptado para utilização em conjunto com quaisquer sistemas de purificação convencionais baseados em gravidade, especialmente aqueles que requerem tempo de contato ou de residência controlados de água para a finalidade de purificação e filtração, tais como unidades de descarga de biocidas. Isto possibilita controle sobre contato com ou liberação de ativos de purificação tais como o biocidas, para manter purificação uniforme da água e evitar problemas de purificação insuficiente e/ou carregamento excessivo de ativos para a água que está sendo tratada. O regulador de escoamento da invenção não requer válvulas ou torneiras controladas para escoamento, atuadas de maneira complexa elétrica, eletrônica, pneumática ou hidráulica, e não requerem intervenção manual repetida. 0 regulador de escoamento da invenção é simples e compacto para montagem fácil em qualquer sistema de escoamento por gravidade que requeira escoamento regulado de fluidos através dele e, ao mesmo tempo, cuida de problemas de entupimento ou rompimento de escoamento de fluido ou complexidade na manutenção.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO A presente invenção fornece um regulador de escoamento para escoamento controlado de fluido por gravidade que compreende: um reservatório de controle de escoamento adaptado para descarregar o volume requerido de fluido e que compreende, no mínimo, uma entrada para a introdução do fluido para o interior do reservatório; no mínimo uma descarga por sifão conectada operacionalmente ao reservatório de controle de escoamento e adaptada para controlar a vazão do fluido a partir do reservatório.

No regulador de escoamento da invenção, a taxa de escoamento do fluido é regulada primeiro por meio de dimensão seletiva do reservatório de controle que alcança um primeiro estágio de controle da vazão independentemente da vazão ou volume da fonte de fluido. Controle de escoamento adicional é conseguido por meio da descarga por sifão que, preferivelmente, compreende um elemento tubular de dimensões pré-selecionadas para facilitar o controle de vazão.

Mais preferivelmente, a descarga por sifão compreende um elemento tubular conformado em “U” ou “V” invertido que tem dois braços, uma extremidade do qual constitui a extremidade de entrada, enquanto a outra extremidade constitui a extremidade de saída, com a extremidade de entrada posicionada em um nível mais elevado e se projetando para o interior do reservatório de controle em seu fundo, e a extremidade de saída colocada mais baixo do que a extremidade de entrada para manter uma diferença em altura entre as extremidades de entrada e de saída do elemento tubular.

Controlando as dimensões do diâmetro interno do elemento tubular, bem como a diferença em altura de suas extremidades de entrada e saída, é possível regular a vazão do fluido através da descarga por sifão. Isto pode ser conseguido utilizando um elemento tubular conformado em “U” ou “V” invertido com as extremidades de entrada e saída em extremidades respectivas do elemento tubular, o braço do elemento tubular tendo a extremidade de entrada que é mais curta do que o comprimento do braço que tem a extremidade de saída.

Para conseguir um escoamento regulado de 10 a 200 ml/min a dimensão do reservatório de controle pode ser selecionada para ser 50 até 500 ml e a descarga tubular em sifão pode ter um diâmetro na faixa de 0,5 até 50 mm, com uma diferença em altura entre as extremidades de entrada e de saída da descarga por sifão tubular, de 1 a 200 mm.

Também, considerando que a resistência oferecida pela descarga tubular em sifão também tem uma relação com a vazão, o material da descarga tubular em sifão deveria ser selecionado com base na vazão desejada. Materiais preferidos são vidro, plástico, polímero, cerâmica ou metal. O regulador de escoamento da invenção pode compreender uma pluralidade de reservatórios de controle separados. Neste caso, cada reservatório é dotado de uma descarga por sifão independente para a vazão controlada de fluido a partir dos respectivos reservatórios de controle.

Preferivelmente o, ou cada, reservatório de controle é dotado de um respiro adaptado para permitir que a pressão de ar interna e externa no reservatório equalize depois de cada descarga de fluido e assegure operação confiável da descarga regulada sifonada. De maneira adequada, tal respiro pode ser fornecido na abertura da entrada do reservatório para a introdução de fluido. 0 regulador de escoamento da invenção pode ser incorporado em sistemas de alimentação por gravidade, tais como sistemas de purificação de água alimentados por gravidade, onde escoamento regulado de água através de diversos meios de purificação de água é desejado para purificação efetiva.

Conseqüentemente, a presente invenção também fornece um sistema de purificação que compreende: uma fonte de fluido não tratado; um sistema regulador de escoamento conectado operacionalmente à fonte, que compreende um reservatório de controle de escoamento adaptado para descarregar o volume requerido de fluido e que compreende, no mínimo, uma entrada para a introdução do fluido a partir da fonte para o interior do reservatório, no mínimo uma descarga por sifão conectada operacionalmente ao reservatório de controle de escoamento e adaptada para controlar a vazão do fluido a partir do reservatório e, no mínimo, uma saída para saída do fluido a partir da descarga por sifão, e uma unidade de purificação para o fluido que é conectada operacionalmente à saída. A unidade de purificação contém, tipicamente, qualquer agente de purificação convencional na forma de pó, grânulos, resina ou comprimidos. Agentes de purificação preferidos incluem resina de pentaiodeto e ácido triclorocianúrico (TCCA). Também é possível utilizar outros compostos convencionais que liberam cloro, tais como dicloroisocianurato de potássio, dicloroisocianurato de sódio, fosfato trisódico clorado, hipoclorito de cálcio, hipoclorito de lítio, monocloroamina, dicloroamina, [(monotricloro)-tetra(monopotássio dicloro)] pentaisocianurato, l,3-dicloro-5,5-dimetilidanotona, paratolueno sulfodicloroamida, tricloromelamina, N-cloramina, N-clorosuccinimida, N,N'-dicloroazodicarbonamida, N-cloroacetil-uréia, N,N-dicloroazodicarbonamida, N-cloroacetil-uréia, Ν,Ν'-diclorobiurila, diciandiamida clorada e misturas deles.

Preferivelmente a unidade de purificação contém uma unidade de distribuição de biocida, conectada operacionalmente à saída da descarga por sifão, de modo que o escoamento regulado de fluido entra em contato com o biocida para purificação controlada.

Preferivelmente a unidade de purificação também contém um mecanismo para descarga regulada do fluido tratado com biocida, mais preferivelmente para descarga regulada do fluido tratado por biocida para uma câmara de permanência de jusante e ainda através de um sistema de lavagem (para remoção de impurezas residuais), para ser coletado finalmente em uma câmara inferior como fluido tratado, o qual pode ser descarregado a partir de uma saída na câmara inferior. O regulador de escoamento da invenção é simples, porém efetivo em conseguir controle sobre a vazão do fluido. Para acomodar e fixar o regulador de escoamento ele pode ser dotado de dispositivos de fixação simples, os quais poderíam ser integrados com qualquer unidade de purificação convencional. Também é possível prender o regulador de escoamento de maneira destacável com relação ao interior da unidade de purificação.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO A presente invenção é particularmente adequada para a provisão de controle sobre o escoamento de água em sistemas de purificação de água, especialmente dispositivos para purificação de água que escoa por gravidade para a purificação de água para consumo doméstico. Tais dispositivos envolvem usualmente diversos componentes e, tipicamente, tem cinco unidades básicas que compreendem: (a) uma câmara superior que é utilizada para armazenagem de água a ser tratada. Esta câmara usualmente carrega um pré-filtro, usualmente um bloco de carbono, para remover sedimentos, impurezas orgânicas e cistos. (b) um sistema de distribuição de biocida que usualmente carrega comprimidos de cloro tais como NaDCCA, TCCA, resina iodada ou outros biocidas. O sistema de distribuição de biocidas recebe água a partir da câmara superior por gravidade. (c) uma câmara de permanência ou câmara de tempo de residência, que fornece o tempo necessário para que patogênicos e biocidas permaneçam juntos para conseguir o objetivo de matar os patogênicos. (d) um sistema de lavagem (usualmente carbono ativado granulado) que recebe a água a partir da câmara de permanência e remove impurezas residuais tais como iodo, cloro THMS e similares. (e) uma câmara inferior que recebe água purificada a partir do lavador, para consumo. O fator importante para tais dispositivos de purificação por gravidade é a vazão variável de água de entrada para que tais sistemas encontram. Considerando que os diversos componentes têm diferentes requisitos para purificação efetiva com base no tempo de contato ou tempo de residência da água que atravessa, é importante que a vazão em tais dispositivos seja controlada de maneira efetiva para alcançar a purificação desejada da água. Em particular, o tratamento por biocida em tais sistemas têm relação crítica com a vazão de água através de dito sistema de distribuição de biocida, uma vez que embora seja importante que a água deva estar em contato com o biocida para a morte desejada de patogênicos, não é desejável que a água que atravessa o sistema de distribuição de biocida contenha proporções do biocida além de um limite seguro estipulado para consumo doméstico. O regulador de escoamento da invenção possibilita um controle efetivo da vazão da água para realizar purificação mais segura da água a ser tratada.

DESCRIÇÃO EM RELAÇÃO ÀS FIGURAS QUE ACOMPANHAM O regulador de escoamento da invenção é daqui em diante explicado em maior detalhe nos exemplos seguintes não limitativos como ilustrado pelas figuras que acompanham, nas quais A Figura 1 é uma vista em corte de um filtro de caçamba para purificação de água para beber que inclui um regulador de escoamento da presente invenção; A Figura 2 é uma vista em corte que ilustra o regulador de escoamento utilizado no filtro de caçamba da Figura 1.

Na Figura 1, o filtro de caçamba é constituído de uma câmara superior (1) para armazenagem da água ser tratada. A câmara superior também abriga um pré-filtro (PF) que é um bloco de carbono utilizado para remover sedimentos, impurezas orgânicas e cistos. A partir do pré-filtro (PF) a água é deixada escoar por gravidade para uma outra câmara (2) que abriga um regulador de escoamento (FR). O regulador de escoamento é adaptado de modo que independentemente do volume de água na câmara superior (1) e da velocidade de escoamento da água através do pré-filtro (PF), a água a partir do regulador de escoamento (FRF) é descarregada em quantidades reguladas e a uma velocidade controlada. O regulador de escoamento (FR) compreende um reservatório de controle que é dimensionado para permitir o escoamento em volume controlado da água a partir do reservatório de controle. O regulador de escoamento (FR) ainda compreende um elemento de descarga por sifão (SDM) que é um elemento tubular invertido conformado em “U” que tem uma entrada (IN) que esta em um nível mais elevado em relação à saída (OT). A diferença de altura entre a entrada (IN) e a saída (OT) pode ser ajustada dependendo da vazão requerida desejada. A água a partir do replador de escoamento (FR), com um vazão controlada, sai da saída (OT) e atravessa uma unidade de biocida (3) que libera uma dose pré-selecionada de biocida para a água. Daí em diante a água tratada com biocida é deixada escoar por gravidade até uma câmara inferior (5) através de uma unidade de lavagem (4). A água tratada se acumula na câmara inferior (5) para ser finalmente descarregada, como e quando requerido, a partir de uma saída de descarga DO na câmara inferior (5). A Figura 2 ainda ilustra o regulador de escoamento (FR). Este compreende um reservatório de controle (CR) que armazena água de um volume controlado, independentemente do volume da fonte a partir da qual o reservatório é alimentado. Um elemento de descarga tubular em sifão (SDM) fornece a saída do teor regulado da água. As dimensões do reservatório de controle (CR) e o diâmetro e altura de entrada/saída do elemento de descarga tubular em sifão (SDM) são escolhidos para alcançar o controle desejado da vazão. O regulador de escoamento (FR) pode ser ainda adaptado de modo que o escoamento controlado de água a partir do reservatório de controle (CR) através do elemento de descarga tubular em sifão (SDM) tem lugar somente quando o reservatório de controle (CR) tenha enchido até uma altura desejada. Exemplo Demonstração de regulação de escoamento O filtro mostrado na Figura 1 foi utilizado para demonstrar o controle em escoamento de água independentemente da carga na câmara superior (1). Diversos níveis na câmara superior (1), que se situam desde 170 mm até 50 mm foram assumidos e o escoamento de água através da saída (OT) foi determinado (Exemplo 1), A experiência foi repetida utilizando um filtro como mostrado na Figura 1, exceto que o regulador de escoamento (FR) estava ausente (Exemplo Comparativo A). Os resultados estão mostrados na Tabela 1.

Tabelai Os resultados mostram que na presença do regulador de escoamento (FR) a vazão de água é independente da carga na câmara superior. Este não é o caso do Exemplo Comparativo A. Portanto, o regulador de escoamento da invenção é efetivo no desligamento da variação da vazão de montante da alimentação do distribuidor para o biocida, o que resulta em distribuição uniforme do biocida.

Claims (4)

1. Sistema de purificação de água para descarga controlada de biocidas em água, referido sistema compreendendo uma fonte de fluido não tratado e uma unidade de purificação para descarregar biocidas na água, caracterizado pelo fato de que a água passa seqüencialmente através de um sistema de purificação de água que compreende as seguintes unidades: um reservatório de controle de escoamento conectado a fonte de fluido não tratado e compreendendo pelo menos uma entrada para a entrada do fluido para o interior do reservatório, referido reservatório tendo dimensões pré-determinadas adaptado para descarregar um volume requerido de água, um dispositivo de descarga por sifão conectado operacíonalmente ao reservatório de controle de escoamento e adaptado para controlar a vazão do fluido do reservatório, referido dispositivo tendo uma saída para a saída de água, conectada à unidade de purificação para descarregar biocidas na água, adaptada para controlar o tempo de residência da água na unidade de purificação para descarregar biocidas.

2. Sistema de purificação de água, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de descarga por sifão é um membro tubular adaptado para controlar a vazão do fluido do reservatório de controle de fluxo na unidade de purificação para descarregar biocidas.

3. Sistema de purificação de água, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o membro tubular possui forma de U invertido provido com uma entrada posicionada em um nível superior à saída, conectada a unidade de purificação para descarregar biocidas.

4. Sistema de purificação de água, de acordo com as reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de prover uma vazão de 10 - 200 ml/min.