BRPI0720919A2

BRPI0720919A2 - Processo de purificação de água potável com um dispositivo alimentado por gravidade e dispositivo de purificação de água alimentado por gravidade

Info

Publication number: BRPI0720919A2
Application number: BRPI0720919-3A2A
Authority: BR
Inventors: Agarwal Swati; Chatterjee Jaideep; Dagaonkar Manoj Vilas; Majumbar Udayan
Original assignee: Unilever Nv
Priority date: 2007-01-12
Filing date: 2007-12-17
Publication date: 2014-03-25
Also published as: EA016676B1; EA200900988A1; WO2008083896A1; PL2104647T3; EP2104647B1; EP2104647A1; MX2009007427A

Description

Relatório Descritivo de Patente de Invenção

“Processo De Purificação De água Potável Com Um Dispositivo Alimentado Por Gravidade E Dispositivo De Purificação De água

Alimentado Por Gravidade”

5

CAMPO DA INVENÇÃO

A presente invenção refere-se a um dispositivo de purificação de água alimentado por gravidade que tem a dosagem controlada de biocida líquido, para fornecer água segura e higiênica para propósitos potáveis.

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FUNDAMENTOS DA TÉCNICA

Com o advento de sociedades altamente industrializadas e o aumento da população humana em todo o globo, a disponibilidade de água potável segura para o consumo humano está se tornando uma preocupação

importante. Embora a industrialização desenfreada tenha ocasionado os aperfeiçoamentos desejados nos níveis de conforto de muitos, os efeitos colaterais disto causaram severos problemas no ecossistema. Um desses problemas consiste na poluição de fontes de água limpa tradicionalmente usadas para propósitos potáveis, como poços, rios, riachos e lagos. Não

2 0 apenas as águas se tornaram poluídas com produtos químicos, mas, também, estão ficando contaminadas com microorganismos perigosos provenientes de tais dejetos industriais e agrícolas.

Com a compreensão da necessidade de purificação de água, diversas tecnologias de purificação de água foram desenvolvidas e comercializadas ao

2 5 longo das últimas décadas. Uma classe de tais tecnologias é direcionada à

purificação de água no nível municipal, enquanto a outra classe serve para uso em domicílios individuais. Nas áreas rurais e semi-urbanas, existem poucos, se existirem, sistemas de tratamento de água municipal. Nas áreas urbanas que têm sistemas de tratamento de água municipal, a água tende a se tornar

3 0 parcialmente contaminada durante sua passagem nos encanamentos provenientes de instalações de tratamento de água municipal até os domicílios individuais. Portanto, existe uma demanda para dispositivos de purificação de água para uso em domicílios. O método tradicional de purificação de água é a ebulição, que se torna dispendioso devido ao custo crescente de combustível ou eletricidade necessária para ferver a água. Existem muitos outros dispositivos, por exemplo, aqueles baseados na radiação ultravioleta ou osmose reversa que proporcionam água potável segura. Eles têm a desvantagem de precisar de eletricidade e água corrente para utilizar estas unidades. Em muitas áreas rurais e em países em desenvolvimento, o abastecimento contínuo de eletricidade muitas vezes não é disponível. As pessoas muitas vezes têm que coletar a água em potes e barris provenientes de poços e torneiras d’água públicas e, portanto, a água corrente nas cozinhas também não se encontra prontamente disponível. Portanto, uma classe mais recente de dispositivos de purificação de água foi adaptada para operar sem eletricidade e água corrente e ainda proporcionar água potável segura.

Nestes tipos de dispositivos, muitas vezes chamados de dispositivos alimentados por gravidade, a destruição dos microorganismos é efetuada adicionando-se biocidas à água. Os biocidas podem ter formas sólida, líquida ou gasosa. Os exemplos de biocidas sólidos consistem em hipoclorito de 2 0 cálcio, dicloroisocianurato de sódio, ácido triclorocianúrico etc. Ozônio e cloro são exemplos de biocidas gasosos. Os biocidas sólidos têm a vantagem em que as quantidades pesadas dos biocidas podem ser adicionadas a lotes de água para os níveis de dosagem desejados. Entretanto, não é muito fácil dosar as quantidades precisas de biocidas sólidos em sistemas de purificação de

2 5 água semi-contínuos, como os dispositivos alimentados por gravidade em que

a água flui a partir de uma câmara superior de entrada para dentro de uma câmara inferior purificada. Os biocidas gasosos sofrem de desvantagens devido ao fato de não serem convenientes para se armazenar em sistemas de purificação domiciliares.

3 0 Os biocidas líquidos incluem hipoclorito de sódio, iodo, compostos de

amônio quaternário e glutaraldeído. Em sistemas semi-contínuos, como os sistemas de purificação de água alimentados por gravidades, alguém pode supor que a dosagem de biocidas líquidos pode ser mais fácil e conveniente. Isto geralmente é verdadeiro para os purificadores em escala industrial como aqueles das instalações de tratamento municipal. Para uso em purificadores 5 residenciais, existem certos problemas com o uso de biocidas líquidos. Para assegurar um dispositivo residencial compacto, o volume da câmara de biocida precisa ser baixo, o que significa que é necessário que altas concentrações de solução de biocida líquido sejam usadas. A quantidade de biocida necessária para destruição microbiológica muitas vezes fica na ordem de algumas partes 10 por milhão, isto é, 0,0001% e acima. Adicionar muito biocida requer que as unidades adicionais limpem o biocida antes de ser consumido pelos humanos, de outra forma, o mesmo poderia produzir sabor e cheiro desagradáveis e pode ser perigoso em concentrações muito elevadas. Portanto, o controle extremo das quantidades de biocida dosadas é importante.

Um dos requerimentos desejáveis em tais sistemas semi-contínuos é um

dispositivo de auto-dosagem para dosagem controlada do biocida líquido. O dispositivo de auto-dosagem é aquele que assegura que a quantidade de biocida líquido que é dosado, é proporcional à quantidade de água a ser purificada e isto deve ser obtido sem a disponibilidade de dispositivos de 2 0 controle elétrico. Um dispositivo mecânico estático muito simples que foi usado no passado é o venturi.

O venturi é um dispositivo simples que consiste em um tubo que tem uma porção constringida que é conectada a uma fonte de líquido a ser dosada. Quando a água flui através do tubo e passa através da porção constringida, o 2 5 aumento na velocidade da água, à medida que a mesma passa através da porção constringida causa uma diminuição na pressão naquela porção. Esta redução na pressão é utilizada para a sucção de um líquido a ser dosado. Quando cuidadosamente projetada, a quantidade dosada é proporcional à quantidade de água que flui através do tubo.

Diversos documentos da técnica anterior descrevem o uso deste

princípio para a dosagem de auto-proporção de um líquido em uma corrente de fluxo de um segundo líquido. O documento W020060109736 descreve um dispositivo de mistura-dosagem para misturar e dosar um soluto de limpeza com um solvente, o dispositivo compreende um frasco de mistura que tem uma abertura; o dispositivo de mistura-dosagem inclui um corpo e uma cobertura 5 que é conectada de maneira removível na dita abertura, a cobertura tem um venturi substancialmente formado por um elemento tubular no qual a mistura do soluto e do solvente ocorre, o dispositivo caracterizado pelo fato de ter um orifício radial no elemento tubular que decide a proporção entre o solvente e o soluto, e a cobertura tem uma entrada de ar passível de abertura formada na 10 mesma. Esta invenção é direcionada à mistura de um fluido de limpeza com água, onde a razão de diluição e a decorrente precisão e a capacidade de reprodução não é muito alta e não tem consistência suficiente ao longo do tempo para assegurar o encontro do controle rígido da concentração de biocida para uso em um sistema de purificação de água alimentado por gravidade.

O documento EP0736483B1 (1998) descreve um dispositivo de

dosagem concentrada para um dispensador de suco de fruta, onde o suco de fruta concentrado e a água são misturados usando um dispositivo que funciona no princípio de venturi, o dispositivo de dosagem tem um meio de refrigeração, dois detectores de nível para controlar o nível baixo e alto no tanque de 2 0 dispensação, uma válvula acionada a vácuo que arrasta o ar para transportar a porção de concentrado na linha que é ativada por um detector de presença de concentrado na linha de concentrado. Embora este dispositivo compreenda um Venturi, o mesmo opera com eletricidade em um grande número de funções de controle que o dispositivo da presente invenção não requer.

2 5 O venturi também tem sido usado nos dispositivos que eram usados

para distribuir biocidas. O documento US6272879B1 (2001) descreve um sistema de resfriamento de líquido para resfriar e desinfetar um líquido de um recipiente que compreende uma armação de suporte; um meio de resfriamento conectado à armação de suporte; um meio de condução de líquido que inclui 30 uma seção de entrada para a entrada de líquido a partir de um recipiente, uma seção de resfriamento e uma seção de retorno de líquido para retornar o líquido resfriado para o recipiente, esta circulação ativada usando um meio de bombeamento; um meio de desinfecção de líquido conectado ao meio de condução de líquido que compreende um venturi para dispensar um bactericida; e um meio de filtragem para reter quaisquer formas sólidas indesejadas na circulação de líquido através do meio de condução de líquido. Esta publicação é direcionada à desinfecção de recipientes em que a água resfriada será armazenada e usada. O fluxo de líquido é controlado usando uma bomba e, portanto, pode ser precisamente controlado em um alto grau. Portanto, a capacidade de reprodução da sucção de biocida que usa o venturi é altamente previsível. Isto não é o caso do sistema de purificação de água alimentado por gravidade da presente invenção em que a taxa de fluxo da água pode variar em uma ampla faixa dependendo da altura em que o consumidor preenche de água na câmara superior. O sistema de distribuição de biocida, neste caso, precisa ser configurado para distribuir quantidades precisas de biocida sob estas condições principais de variação.

O documento US2004/0055969 descreve um sistema e método de tratamento de água que compreende um aparelho de mistura que recebe ozônio, uma composição química que é dispensada usando um venturi e água contaminada para formar uma mistura para oxidar e desinfetar a água para 2 0 matar algas. O sistema é construído para alto nível de fluxo de ozônio e composição química. A etapa inventiva neste pedido de patente consiste no separador que separa o ozônio da água para reciclar o ozônio de maneira eficiente. Neste sistema, a taxa de fluxo da água também é cuidadosamente controlada usando uma bomba e, portanto, é relativamente fácil controlar a

2 5 composição química sugada usando o venturi para desinfetar a água. Ademais, este sistema geralmente é usado para purificar, clarificar e estabilizar a água em piscinas, estações de água (spa), banheiras ou outros sistemas de circulação em que o controle na concentração de biocida não é tão rigoroso quanto necessário nos sistemas de água potável.

Deste modo, nenhuma das técnicas anteriores acima descreve uma

solução para os problemas específicos encontrados no dispositivo de purificação de água alimentado por gravidade, isto é, o controle preciso e passível de reprodução da concentração de biocida ao longo de uma grande razão de diluição que usa um venturi que conduz a partir de uma pequena câmara de biocida que tem uma solução de alimentação de biocida 5 concentrada em um grande tanque de água para proporcionar níveis de ppm de biocida na água a ser purificada. Estes requerimentos duais e contrastantes precisam encontrar uma solução para assegurar os níveis mais altos de precisão na dosagem de biocida enquanto atende este requerimento em uma base consistente ao longo do tempo. Os presentes inventores descobriram

uma solução para este problema ao construir uma configuração exclusiva de um dispositivo de dosagem de biocida que tem um venturi em um purificador de água alimentada por gravidade para superar a maioria das desvantagens dos sistemas de dosagem da técnica anterior.

OBJETIVOS DA INVENÇÃO

Deste modo, um objetivo da presente invenção é proporcionar um sistema para dispensar soluções de biocida líquido na água a ser purificada em um dispositivo de purificação de água alimentado por gravidade.

Outro objetivo da presente invenção é proporcionar um sistema para

2 0 dispensar soluções de biocida líquido na água em um dispositivo de purificação de água alimentado por gravidade que proporciona grande razão de diluição de maneira consistente ao longo do tempo.

Ainda outro objetivo da presente invenção é proporcionar um sistema para dispensar a solução de biocida líquido na água, onde nem o fluxo de água

2 5 nem o fluxo de biocida, são controlados usando quaisquer dispositivos

eletricamente controlados.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

A presente invenção proporciona um dispositivo de purificação de água

3 0 alimentado por gravidade que compreende

(a) uma câmara superior em comunicação fluida com uma câmara inferior através de (i) uma passagem de dosagem de biocida que compreende um venturi e (ii) uma passagem de desvio, sendo que a área em corte transversal da dita passagem de desvio é maior que a área em corte transversal da zona constringida do venturi;

(b) a dita passagem de dosagem de biocida fica em comunicação fluida

com um recipiente de biocida que contém um biocida líquido; de modo que parte da água alimentada na câmara superior, passe através da dita passagem de dosagem de biocida e através do dito venturi, fazendo com que o biocida seja aspirado no dito venturi, enquanto uma parte da água proveniente da 10 câmara superior passa através da dita passagem de desvio para coleta na dita câmara inferior.

De preferência, o dito dispositivo compreende um tubo de sifão posicionado antes do dito venturi e em comunicação fluida com o mesmo. A presença do sifão proporciona uma taxa de fluxo quase constante da água através do dito venturi.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

A invenção refere-se a um dispositivo de purificação de água que pode ser usado em domicílios individuais. O mesmo é configurado para proporcionar 2 0 um requerimento da família, de água potável segura a baixo custo. O mesmo não requer fonte de alimentação elétrica e água corrente. O mesmo opera em um modo por lote ou semi-lote, em que alguém precisa adicionar a quantidade desejada de água na câmara superior do dispositivo de purificação de água. A invenção geralmente funciona bem para volumes de câmara superior na faixa

2 5 de 1 a 100 litros, mais preferencialmente, 1 a 50 litros.

Os recursos essenciais do dispositivo consistem em uma câmara superior e uma câmara inferior que são conectadas através de pelo menos duas passagens. Uma passagem essencial a partir da câmara superior até a câmara inferior é chamada de passagem de dosagem de biocida e a mesma

3 0 compreende um venturi. O dispositivo compreende pelo menos uma outra

passagem a partir da câmara superior até a câmara inferior que consiste em uma passagem de desvio.

É possível ter mais de uma passagem de desvio por dispositivo da invenção. Quando existe apenas uma passagem de desvio, a mesma tem uma área em corte transversal maior comparada com a área em corte transversal da 5 zona constringida do venturi. Quando existe mais de uma passagem de desvio, pelo menos uma das passagens de desvio tem uma área em corte transversal maior comparada com a área em corte transversal da zona constringida do venturi. Proporcionar tal requerimento, por um lado, assegura o controle crítico na concentração do biocida na câmara inferior que geralmente é requerido na 10 faixa de 0,5 a 100 partes por milhão (ppm) em peso, começando a partir de um biocida líquido alimentado que geralmente é disponível na faixa de 0,01 a 50% em peso de concentração na água. Por outro lado, proporcionar a passagem de desvio assegura a turbulência suficiente na água que flui a partir da câmara superior até a câmara inferior permitindo, deste modo, a mistura rápida e ] 5 segura do biocida líquido com a água na câmara inferior. A razão da área em corte transversal da passagem de desvio para a área em corte transversal da zona constringida do venturi fica, de preferência, na faixa de 1,2:1 para 400:1, mais preferencialmente, na faixa de 2:1 para 50:1.

A área em corte transversal da passagem de desvio significa a área em 2 0 corte transversal da porção mais estreita da passagem de desvio. Para uma passagem que tem um corte transversal regular como um circulo, oval, quadrado ou retângulo, a área em corte transversal geralmente é uniforme ao longo do comprimento da passagem. Para uma passagem que tem um corte transversal irregular, a área em corte transversal da porção mais estreita é

2 5 definida como a área em corte transversal da passagem.

O biocida é dosado na água que passa através da passagem de dosagem de biocida através do uso de um venturi adequado. O biocida é armazenado em um recipiente de biocida que geralmente é posicionado abaixo do venturi isto é, o biocida líquido é aspirado contra a gravidade através da

3 0 ação do venturi. Na presente invenção, o venturi é posicionado, de preferência,

0,1 a 10 cm acima do topo do recipiente de biocida. A quantidade de biocida líquido aspirada na água que flui através da passagem de biocida líquido depende da taxa de fluxo da água através da passagem de dosagem de biocida. Proporcionar pelo menos uma passagem de desvio assegura que biocidas líquidos muito concentrados possam ser usados. Isto torna possível 5 ter recipientes de biocida pequenos que asseguram, deste modo, um projeto compacto total. A invenção também assegura que o biocida líquido não precisa ser reposto com frequencia no recipiente de biocida líquido.

Os biocidas líquidos adequados que podem ser usados no dispositivo da invenção incluem soluções aquosas de hipoclorito de sódio, ácido dicloro-

isocianúrico de sódio, iodo, compostos de amônio quaternário ou glutaraldeído. O biocida líquido mais preferido é uma solução aquosa de hipoclorito de sódio. Quando o hipoclorito de sódio é o biocida líquido usado, o mesmo é adicionado no recipiente de biocida em uma concentração na faixa de 0,01 a 50 % em peso, mais preferencialmente, na faixa de 1 a 20 % em peso na água. Com o

uso do dispositivo da invenção, é possível obter a concentração do biocida na câmara inferior na faixa de 0,5 a 100 ppm em peso, mais preferencialmente, na faixa de 1 a 50 ppm em peso na água.

A água flui a partir da passagem de dosagem de biocida através de um venturi antes de sair na câmara inferior.

2 0 Os venturis são dispositivos em que o fluido ou ar flui através de um tubo

ou cano com uma constrição no mesmo. Os princípios de Venturi são bem entendidos e a dinâmica geralmente são calculadas usando o princípio de Bernoulli. No venturi, o fluido aumenta a velocidade na constrição, reduzindo sua pressão e produzindo um vácuo parcial naquela zona. O efeito de venturi

2 5 foi usado em muitos pedidos. Os dispositivos proeminentes entre os mesmos

medem a velocidade de um fluido ao medir as alterações de pressão em segmentos diferentes do dispositivo. O efeito de venturi também é usado para uma demonstração acadêmica de ascensão em uma asa de avião.

Uma seção transversal muito grande da zona constringida pode fornecer

3 0 o risco de carreamento de bolhas de ar no venturi, que resulta na precisão

reduzida. A zona constringida relativamente estreita do venturi é preferida. Deste modo, os venturis preferidos no dispositivo da presente invenção têm a razão da área em corte transversal da zona de entrada da passagem de dosagem de biocida para a área em corte transversal da zona constringida do venturi na faixa de 1,5:1 para 100:1, mais preferencialmente, na faixa de 1,5:1 5 para 50:1.

A saída da passagem de desvio é projetada, de preferência, para assegurar a alta turbulência na água à medida que a mesma flui na câmara inferior. Isto pode ser gerado assegurando-se que altura suficiente seja proporcionada entre o topo da câmara inferior e a saída da passagem de 10 desvio. De maneira alternativa, a saída da passagem de desvio é dotada de um distribuidor.

À parte dos efeitos indicados acima da razão entre o corte transversal da entrada e a zona constringida do venturi, e da razão entre o corte transversal do desvio e a zona constringida do venturi, a dosagem de biocida também é 15 influenciada pela razão entre o corte transversal da passagem de sucção de biocida e o corte transversal da zona constringida do venturi. Se a zona constringida do venturi for muito grande comparada com a passagem de sucção de biocida, a pressão reduzida pode não ser capaz de proporcionar a dosagem de biocida precisa. Por outro lado, se a passagem de sucção de 2 0 biocida for muito estreita, a fricção de parede experimentada pelo biocida dentro da passagem de sucção de biocida, que depende da viscosidade do biocida, também pode resultar na dosagem imprecisa. Portanto, prefere-se que a faixa da razão da área em corte transversal do venturi para aquela da passagem de sucção de biocida fique entre 2:1 e 20:1.

2 5 Geralmente, em dispositivos de purificação de água alimentado por

gravidade, a água de alimentação é filtrada livre de contaminantes particulados antes que a mesma seja tratada com o biocida. Na presente invenção, determinou-se que o dispositivo proporciona melhor desempenho quando um a filtro para remover o material particulado é proporcionado após o biocida ter 30 sido dosado na água, quando o dispositivo não inclui a câmara de sifão e o tubo de sifão. Por outro lado, quando o dispositivo inclui a câmara de sifão que tem o tubo de sifão, prefere-se que o filtro se situe antes da câmara de sifão, de modo que a água seja relativamente livre de material particulado, cistos e similares, antes de entrar na câmara de sifão. Os tipos adequados de filtros são aqueles que compreendem carbono ou feitos de um pano ou combinações 5 destes. O filtro de pano pode ser feito de pano tecido ou não tecido, de preferência, de pano não tecido. Os panos adequados são feitos de poliéster ou polipropileno. A invenção será ilustrada agora com referência a uma modalidade exemplificativa não limitativa.

IO BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

A Figura 1 é uma modalidade esquemática do dispositivo de purificação de água alimentado por gravidade, de acordo com a invenção.

A Figura 2 é uma vista ampliada da seção C mostrada na Figura 1 que indica as dimensões relativas da passagem de dosagem de biocida com o

venturi e a passagem de desvio.

A Figura 3 é outra modalidade esquemática do dispositivo de purificação de água alimentado por gravidade, de acordo com a invenção, que inclui um tubo de sifão.

A Figura 4 é uma vista ampliada da seção D mostrada na Figura 3 que

2 0 mostra o tubo de sifão e o venturi.

A Figura 5 é um gráfico que mostra a representação da dosagem de Cloro contra o tempo, quando utiliza a modalidade da Figura 3.

DESCRIÇÃO DETALHADA Da Invenção

2 5 Referindo-se aos desenhos, a Figura 1 é um dispositivo de purificação

de água alimentado por gravidade (WPD), de acordo com a invenção. O dispositivo de purificação de água compreende uma câmara superior (TC) e uma câmara inferior (BC). A câmara superior e a câmara inferior são conectadas através de duas passagens paralelamente configuradas, isto é,

3 0 uma passagem de dosagem de biocida (BDP) e uma passagem de desvio

(BPP). A passagem de dosagem de biocida tem o venturi (V) antes de conduzir até a câmara inferior. O venturi (V) é conectado a um recipiente de biocida (BCC) situado em um nível inferior comparado com o venturi através de uma passagem de sucção de biocida (BSP). A câmara inferior (BC) tem um filtro (F) feito de tecido de poliéster de forma espiral. O filtro conduz até uma câmara de 5 coleta (CC).

A Figura 2 mostra a vista ampliada da seção C, conforme mostrada na Figura 1. A Figura 2 indica a configuração e as dimensões relativas da passagem de dosagem de biocida com o venturi e a passagem de desvio. Conforme mostrado, as duas passagens são paralelamente configuradas. A 10 passagem mostrada à esquerda é a passagem de dosagem de biocida (BDP). A passagem de dosagem de biocida tem uma zona de entrada que tem uma área em corte transversal (A|N), conforme mostrado na Figura 2. A zona de entrada conduz até o venturi (V) que tem uma zona constringida tendo uma área em corte transversal (Av), conforme mostrado. A zona constringida é 15 conectada ao recipiente de biocida (não mostrado) através da passagem de sucção de biocida (BSP). A passagem de desvio (BPP) é mostrada à direita na Figura 2. Nesta modalidade particular existe um tubo cilíndrico simples que tem uma área em corte transversal (ABP), conforme mostrado.

Quando em uso, a água é alimentada na câmara superior, conforme 2 0 mostrado pela seta (IN). Através da força de gravidade uma parte da água flui para baixo através da passagem de dosagem de biocida (BDP) e uma parte da água flui para baixo através da passagem de desvio (BPP). Quando a água que flui através da passagem de dosagem de biocida passa através do Venturi, aumenta a velocidade e causa uma redução na pressão aspirando, deste

2 5 modo, o biocida contra a gravidade da câmara de biocida (BC) através da

passagem de sucção de biocida (BSP) no venturi para se misturar com a água que flui através deste para fluir para baixo até a câmara inferior (BC). As duas passagens, ou seja, a passagem de dosagem de biocida (BDP) e a passagem de desvio (BPP) são configuradas de modo que um volume maior de água flua

3 0 através da passagem de desvio quando comparada com a passagem de

dosagem de biocida. As taxas de fluxo relativas através das duas passagens, por um lado, asseguram a diluição desejada do biocida líquido reduzida até os níveis de ppm desejados embora, por outro lado, asseguram a turbulência suficiente na câmara inferior para assegurar a mistura rápida e eficiente do biocida com a água. Não desejando se ater à teoria, além dos dois fenômenos 5 acima, acredita-se que o principio da diluição seqüencial ajude adicionalmente na obtenção da precisão e da capacidade de reprodução desejada na diluição do biocida. A água que é coletada na câmara inferior é filtrada, livre de matéria particulada ao passar através do filtro (F) para coletar na câmara de coleta (CC) a partir da qual a água é dispensada, conforme mostrado na direção 10 indicada pela seta (OUT).

Referindo-se agora à Figura 3, o dispositivo de purificação de água tem a câmara superior (TC) e câmara inferior (BC), conectadas através de duas passagens paralelamente configuradas, isto é, uma passagem de dosagem de biocida (BDP) e uma passagem de desvio (BPP). A água de fonte passa 15 através de um filtro (F), seguido por uma câmara de coleta (CC), antes de entrar na passagem de dosagem de biocida (BDP). O filtro (F) é feito, de preferência, de carbono ou pano ou uma combinação destes, que remove primeiramente os particulados suspensos, cistos, materiais orgânicos, cor e odor. A passagem de desvio, por sua vez, se abre em um recipiente de sifão 2 0 (SC) que inclui um tubo de sifão em formato de U invertido (ST). Uma extremidade do tubo de sifão (ST) é conectada a, e está em comunicação fluida com, um venturi (V), que é conectado a um recipiente de biocida (BCC) situado em um nível mais baixo comparado com o venturi através de uma passagem de sucção de biocida (BSP). O recipiente de biocida é suportado por

2 5 dois suportes (S).

Em uso, a água é alimentada na câmara superior, conforme mostrado pela seta (IN). A mesma passa através do filtro (F) e posteriormente entra na câmara de coleta (CC). A câmara de coleta tem uma passagem de desvio (BPP) e a passagem de dosagem de biocida (BDP). Após a filtragem, a água

3 0 filtrada produzida é dividida em duas correntes, uma corrente passa através de

uma câmara de sifão (SC) e a outra corrente passa através da passagem de desvio (BPP) e entra diretamente para a câmara inferior (BC). A câmara de sifão (SC) tem o tubo de sifão (ST) conectado â base da câmara de sifão, que fica em comunicação fluida com o venturi (V) conectado ao tubo de sifão a partir da parte externa da câmara de sifão. Através da força da gravidade, uma 5 parte da água flui para baixo através da passagem de dosagem de biocida (BDP) e uma parte da água flui para baixo através da passagem de desvio (BPP). Quando o nível de água no tubo de sifão (ST) aumenta em sua altura, a água flui através do tubo de sifão e, então, através do venturi (V). Isto ajuda adicionalmente a proporcionar um fluxo quase constante de água. A água 10 fluente cria uma pressão de sucção que aspira, deste modo, o biocida contra a gravidade a partir da câmara de biocida (BC) através da passagem de sucção de biocida (BSP) no venturi para misturar a água que flui através desta que flui para baixo até a câmara inferior (BC). As duas passagens, isto é, a passagem de dosagem de biocida (BDP) e a passagem de desvio (BPP) são configuradas 15 de modo que um volume maior de água flua através da passagem de desvio quando comparada com a passagem de dosagem de biocida. As taxas de fluxo relativas através das duas passagens, por um lado, assegura a diluição desejada do biocida líquido até os níveis de ppm baixos desejados enquanto, por outro lado, assegura a turbulência suficiente na câmara inferior para 2 0 assegurar a mistura rápida e eficiente do biocida com a água. A água que é coletada na câmara inferior é dispensada, conforme mostrado, na direção indicada pela seta (OUT).

Com referência agora à Figura 4, mostra-se uma vista ampliada da seção D (conforme mostrado na Figura 3), que mostra claramente o tubo de

2 5 sifão e o venturi, e sua disposição relativa no dispositivo. A invenção será

agora demonstrada com a ajuda dos seguintes exemplos não limitativos.

Exemplos

Exemplo 1

3 0 Um dispositivo de purificação de água, conforme descrito na Figura 1, foi

usado para filtrar a água. O volume de câmara superior era de 4 litros. O dispositivo foi operado com um desnível de 40 mm de água na câmara superior. O diâmetro da zona de entrada da passagem de dosagem de biocida era de 4 mm e o diâmetro da zona constringida do venturi era de 3 mm. Um tubo de 6 mm foi usado como a passagem de desvio. O biocida usado foi o 5 hipoclorito de sódio em 4% em peso de concentração em água no recipiente de biocida. Um tubo de 1 mm de diâmetro foi usado como a passagem de sucção de biocida. A concentração de cloro na câmara inferior foi medida (em duplicata) e os resultados são resumidos na Tabela 1.

Exemplo Comparativo A Um dispositivo de purificação de água conforme mostrado na Tabela 1

foi usado, exceto que nenhuma passagem de desvio foi proporcionada. Os experimentos em duplicata foram realizados e os resultados são resumidos na Tabela 1.

Tabela 1

Exemplo Cloro de ppm Exemplo 1 (Expt 1) 18,3 Exemplo 1 (Expt 2) ' 16,0 Exemplo Comparativo A (Expt 1) 236,4 Exemplo Comparativo A (Expt 2) 230,0 Em ambos os exemplos isto é, o Exemplo 1 e o exemplo comparativo A, o valor de A|N/AV (isto é, a razão da área em corte transversal da zona de entrada da passagem de dosagem de biocida para a área em corte transversal 2 0 da zona constringida do venturi) era 1,8.

Os dados na Tabela 1 indicam que o cloro nas concentrações baixas desejadas pode ser obtido usando o dispositivo da invenção, embora a concentração de cloro fosse muito alta para ser usada para propósitos potáveis usando os dispositivos da técnica anterior.

2 5 Exemplos 2 a 8

Um dispositivo conforme usado no Exemplo 1 foi usado para conduzir os experimentos dos Exemplos 2 a 8, exceto que as passagens de dosagem de biocida que têm diferentes diâmetros (conforme mostrado na Tabela 2) foram usadas. A concentração de cloro na câmara inferior foi medida (em duplicata) e a concentração média é indicada na Tabela 2.

Tabela 2

Exemplo Diâmetro de Diâmetro de AIN/AV Cone. de zona de zona cloro na entrada de constringida câmara passagem de em Venturi inferior (ppm) dosagem de (mm) biocida (mm) CNl 4 3 1,8 17,4 I X Iuj Ex- 3 6 3 4,0 23,8 Ex-4 8 3 7,1 22,2 Ex-5 10 3 11,1 18,5 Ex-6 12 3 16,0 18,3 Ex-7 15 3 25,0 18,9 Ex-8 20 3 44,4 20,4 Em todos os exemplos 2 a 8, o diâmetro da passagem de desvio foi de 6 mm; deste modo a razão ABpp/Av era 4,0.

Os dados na Tabela 2 indicam que a invenção funciona bem ao longo da faixa de valores Α|Ν/Αν a partir de 1,5 a 50.

Exemplo 9

Um dispositivo de purificação de água conforme descrito na Figura 3 foi usado para filtrar a água. O volume de câmara superior era de 8 litros. O dispositivo foi operado com um desnível de 120 mm de água na câmara 15 superior. O diâmetro da zona de entrada da passagem de dosagem de biocida era de 8 mm e o diâmetro da zona constringida do venturi era de 3 mm. Cinco tubos de 3 mm foram usados como as passagens de desvio. O biocida usado era hipoclorito de sódio em 1 % em peso de concentração em água no recipiente de biocida. Um tubo de 1 mm de diâmetro foi usado como a

2 0 passagem de sucção de biocida. A concentração de cloro na câmara inferior foi medida (acima de 750 litros) e os resultados são resumidos na Figura 5. Pode ser prontamente visto (referindo-se à Figura 5) que a dosagem de Cloro era completamente constante ao longo de todo o volume de 750 litros. Ademais, a concentração de Cloro ficou bem dentro da faixa desejável.

Avaliar-se-á, imediatamente, que os exemplos ilustrados consistem em um dispositivo simples para dispensar soluções de biocida líquido na água a ser purificada em um dispositivo de purificação de água alimentado por gravidade.

Claims

“Processo De Purificação De água Potável Com Um Dispositivo Alimentado Por Gravidade E Dispositivo De Purificação De água Alimentado Por Gravidade”

1. Processo de purificação de água potável com um dispositivo de purificação de água alimentado por gravidade compreendendo: (a) uma câmara superior em comunicação fluida com uma câmara inferior através (i) de uma passagem de dosagem de biocida que compreende um venturi e (ii) uma passagem de desvio, sendo que a área da seção transversal da dita passagem de desvio é maior que a área da seção transversal da zona constringida do venturi; (b) a dita passagem de dosagem de biocida fica em comunicação fluida com um recipiente de biocida que contém um biocida líquido; o processo sendo caracterizado por compreender, em modo de batelada ou semi-batelada, as etapas de: i) preenchimento da câmara superior com 1-100 litros de água; ii) passagem da água da câmara superior para a câmara inferior por um venturi e uma passagem de desvio simultaneamente;1. onde biocida é sugado do recipiente de biocida através da passagem de dosagem de biocida para a zona constringida do Venturi;2. e onde a proporção da área de seção transversal da passagem de desvio para a área de seção transversal da zona constringida do Venturi está na faixa de 1,2:1 a 400:1; e iii) coleta da água na câmara inferior.

2. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo biocida líquido ser re uma solução aquosa de hipoclorito de sódio, sal sódico do ácido dicloro-isocianúrico, iodo, compostos de amônio quaternário ou glutaraldeído.

3. Processo, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo biocida líquido ser uma solução aquosa de hipoclorito de sódio.

4. Processo, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pela concentração da solução aquosa de hipoclorito de sódio no recipiente de biocida estar na faixa de 0,01 a 50% em peso, de água.

5. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 4, caracterizado pela concentração de biocida na câmara inferior estar na faixa de 0,5 a 100 partes por milhão, em peso.

6. Dispositivo de purificação de água alimentado por gravidade caracterizado por compreender: (a) uma câmara superior em comunicação fluida com uma câmara inferior através (i) de uma passagem de dosagem de biocida que compreende um venturi e (ii) uma passagem de desvio, sendo que a área da seção transversal da dita passagem de desvio é maior que a área da seção transversal da zona constringida do venturi; (b) a dita passagem de dosagem de biocida fica em comunicação fluida com um recipiente de biocida que contém um biocida líquido; de modo que parte da água alimentada na câmara superior passe através da dita passagem de dosagem de biocida e através do dito venturi que faz com que o biocida seja arrastado no dito venturi, enquanto uma parte da água proveniente da câmara superior passa através da dita passagem de desvio para coleta na dita câmara inferior.

7. Dispositivo de purificação de água alimentado por gravidade, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que compreende um tubo de sifão posicionado antes do dito venturi, e em comunicação fluida com o dito Venturi e um tanque de sifão.

8. Dispositivo de purificação de água alimentado por gravidade, de acordo com a reivindicação 6 ou 7, caracterizado pelo fato de que a razão da área de seção transversal da dita passagem de desvio para a área de seção transversal da zona constringida do venturi fica na faixa de 2:1 para 50:1.

9. Dispositivo de purificação de água alimentado por gravidade, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 6 a 8, caracterizado pelo fato de que a razão da área da seção transversal do cano de entrada do dito venturi para a área da seção transversal da zona constringida do venturi fica na faixa de 1,5:1 para 50:1.

10. Dispositivo de purificação de água alimentado por gravidade, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 6 a 9, caracterizado pelo fato de que o volume da câmara superior fica na faixa de 1 a 50 litros.

11. Dispositivo de purificação de água alimentado por gravidade, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 6 a 10, caracterizado pelo fato de que o topo do recipiente de biocida fica de 0,1 a 10 cm abaixo da zona constringida do venturi.

12. Dispositivo de purificação de água alimentado por gravidade, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 6 a 11, caracterizado pelo fato de que a saída de pelo menos uma dita passagem de desvio é dotada de um distribuidor.

13. Dispositivo de purificação de água alimentado por gravidade, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 6 a 10, caracterizado pelo fato de que compreende um filtro situado antes do dito sifão quando o sifão está presente.

14. Dispositivo de purificação de água alimentado por gravidade, de acordo com a reivindicação 6 caracterizado por compreender um filtro localizado após o dito Venturi e a dita pelo menos uma passagem de desvio, onde o tubo sifão e a câmara sifão estão ausentes do dito dispositivo.

15. Dispositivo de purificação de água alimentado por gravidade, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que o filtro compreende carbono ou um filtro de pano.

16. Dispositivo de purificação de água alimentado por gravidade, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que o filtro de pano é um pano tecido ou não tecido feito de poliéster ou polipropileno.