Dispositivo de filtración para microfiltración, ultrafiltración y nanofiltración.

Dispositivo de filtración para microfiltración, ultrafiltración y nanofiltración para depuradoras que comprende un módulo de filtro plano

(10) y una carcasa de base (20) para sujetar el módulo de filtro plano (10) con una pared (21) compuesta de un material ligero polímero celular o de un material compuesto de fibras.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2009/001265.

Solicitante: MICRODYN-NADIR GMBH.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: KASTELER STRASSE 45 65203 WIESBADEN ALEMANIA.

Inventor/es: KRAUSE, STEFAN, VOIGT,REINHARD, KIENE,KLAUS.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > PROCEDIMIENTOS O APARATOS FISICOS O QUIMICOS EN GENERAL > SEPARACION (separación de sólidos por vía húmeda... > B01D65/00 (Accesorios u operaciones auxiliares, en general, para los procedimientos o aparatos de separación que utilizan membranas semipermeables)
  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > PROCEDIMIENTOS O APARATOS FISICOS O QUIMICOS EN GENERAL > SEPARACION (separación de sólidos por vía húmeda... > Aparatos en general para los procedimientos de separación... > B01D63/08 (Módulos con membranas planas)

PDF original: ES-2530516_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Dispositivo de filtración para microfiltración, ultrafiltración y nanofiltración La presente invención se refiere a un dispositivo de filtración para microfiltración, ultrafiltración y nanofiltración, basado en elementos filtrantes planos.

Los sistemas de filtración convencionales para la depuración de aguas residuales se componen de módulos de filtración con una carcasa tubular o en forma de caja, en la que están dispuestos paralelamente a una distancia entre ellos varios elementos filtrantes planos. Los espacios intermedios entre elementos de filtro planos adyacentes forman pasos atravesables. Un fluido que ha de ser filtrado, denominado fluido en bruto o retentato, se conduce a través de conductos de suministro u orificios en las paredes de carcasa al interior de la carcasa tubular o en forma de caja, circula por los elementos de filtro planos y sale a través de conductos de salida u orificios adicionales en las paredes de pared. Los elementos de filtro planos están realizados como almohadas o casetes y comprenden una capa de drenaje flexible o una placa de drenaje rígida que está rodeada por ambas caras por membranas de filtración. Los elementos de filtro planos presentan orificios de salida a los que están conectados conductos por los que se hace salir el fluido filtrado, denominado permeato en lo sucesivo.

El documento EP0707884A1 da a conocer un dispositivo para filtrar y separar medios de circulación especialmente biológicos orgánicos mediante ósmosis inversa así como microfiltración, ultrafiltración y nanofiltración con una carcasa estanca a la presión, con una entrada para el medio de circulación y salidas para el retentato así como el permeato y con un número de elementos filtrantes dispuestos en la carcasa a una distancia entre ellos que están realizados a modo de una almohada de membrana y alrededor de los que fluye el medio de circulación, estando dispuestas en la carcasa un número de pilas separadas de almohadas de membrana unos detrás o al lado de otros fluyendo el medio de circulación alrededor de las pilas unas detrás o al lado de otras.

El documento EP0129663A1 describe una almohada de membrana para la desalación por ósmosis inversa, ultrafiltración, hiperfiltración, permeación de gases y similares, en el que una capa de drenaje está dispuesta entre dos membranas exteriores y la capa de drenaje está soldada con las membranas en una zona marginal de forma continua y estanca a la presión.

El documento WO03/037489A1 describe un módulo de filtración para la depuración de aguas residuales con varias bolsas de membrana filtrante que presentan al menos un orificio para la evacuación del agua de su interior y que están dispuestas verticalmente, paralelamente y preferentemente a la misma distancia entre ellas en un soporte rígido de tal forma que los espacios intermedios situados entre bolsas de membrana filtrante pueden ser atravesadas intensamente por un fluido. El documento JP07299339 da a conocer un dispositivo de filtración para el procesamiento de aguas que comprende un módulo de filtro plano y una carcasa de base.

El documento JP2005211733 da a conocer un módulo de membrana plana en el que el recubrimiento puede estar fabricado a partir de un material compuesto de fibras.

En el documento EP2011561 se menciona la posibilidad de que la placa de soporte de un módulo de membrana plana se fabrique a partir de un material compuesto de fibras.

Algunos de los módulos de filtración conocidos presentan una carcasa en forma de caja con dos o cuatro paredes laterales dispuestas por pares en lados opuestos que delimitan un volumen de espacio de sección transversal de flujo rectangular. Dentro de la carcasa están montados elementos de filtro planos de tal forma que forman una pila que divide el volumen de espacio encerrado por la carcasa en varios canales de circulación del mismo tamaño. Para recibir y soportar los elementos de filtro planos sirve por ejemplo un número de ranuras dispuestas por pares y paralelamente entre ellas en dos paredes laterales dispuestas en lados opuestos de la carcasa. Secciones marginales de los elementos de filtro planos están fijadas en las ranuras mediante uniones adhesivas o soportes mecánicos.

Habitualmente, el fluido en bruto se hace pasar por los módulos de filtración mediante una bomba en sentido vertical desde abajo hacia arriba. Especialmente, se usan bombas mamut (elevadores neumáticos) accionados con aire. El aire comprimido es introducido en el fluido en bruto por un compresor a través de conductos de aire comprimido por debajo de los módulos de filtración. En el lugar de la introducción, la densidad del fluido en bruto se reduce fuertemente por el aire introducido y por el empuje ascensional se forma una corriente orientada desde abajo hacia arriba. Generalmente, los conductos de aire comprimido están equipados con una multiplicidad de toberas de salida. Convenientemente, las toberas de salida están dispuestas en una superficie horizontal de tal forma que el aire que sale forma una alfombra de burbujas que llena parcial o totalmente la sección transversal de circulación de los módulos de filtración.

Durante el funcionamiento de un sistema de filtración, las partículas cuyo diámetro es demasiado grande para pasar por los poros de la membrana de filtración quedan retenidas en la superficie de las membranas de filtración quedando adheridas en parte a esta. Por la acumulación de este tipo de partículas durante un período de tiempo prolongado se forma una torta de filtro que crecientemente va obstruyendo las superficies de membrana y reduciendo la capacidad de filtración del sistema.

Para recuperar y mantener la capacidad de filtración, las superficies de membrana se limpian periódicamente en el marco de un mantenimiento de la instalación. Para ello, la superficie de membrana se limpia mecánicamente, por ejemplo mediante cepillo o chorro de agua o lavado por contracorriente. En parte, adicionalmente a la limpieza mecánica se emplean también agentes de limpieza químicos (limpieza quimio-mecánica) .

Durante el montaje y el mantenimiento así como durante el funcionamiento actúan en parte considerables fuerzas mecánicas sobre el dispositivo de filtración. Este es el caso especialmente si un módulo de filtración grande con una superficie de filtración de más de 30 m2 se levanta, para su mantenimiento, de un fluido que ha de ser filtrado. El fluido absorbido y retenido por las membranas de filtración porosas aumenta considerablemente el peso del módulo de filtración. En una multiplicidad de aplicaciones como por ejemplo en depuradoras, el fluido que ha de ser filtrado contiene además lodos de mayor viscosidad que se adhiere a la superficie de los elementos de filtro planos y que prácticamente no sale al levantarse el dispositivo de filtración para su mantenimiento. Este lodo adherido que especialmente en el caso de elementos de filtro planos colocados de forma muy densa rellena casi completamente los espacios intermedios puede tener un peso de hasta varios cientos de kilogramos. Durante el levantamiento para el mantenimiento, la construcción portante del dispositivo de filtración por tanto tiene que resistir una carga de hasta una tonelada.

Para garantizar la estabilidad o rigidez mecánica, necesarias para ello, las paredes laterales del dispositivo de filtración están reforzadas y unidas entre ellas mediante un marco o riostras de un material estable como por ejemplo acero. Las construcciones de marco son de fabricación complicada y cara y además aumentan el peso propio del dispositivo de filtración.

Por consiguiente, la presente invención tiene el objetivo de proporcionar un dispositivo de filtración que presente una densidad de filtración especialmente alta, es decir, una... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Dispositivo de filtración para microfiltración, ultrafiltración y nanofiltración para depuradoras que comprende un módulo de filtro plano (10) y una carcasa de base (20) para sujetar el módulo de filtro plano (10) con una pared 5 (21) compuesta de un material ligero polímero celular o de un material compuesto de fibras.

2. Dispositivo de filtración según la reivindicación 1, caracterizado porque el material ligero polímero es un material compuesto celular que preferentemente presenta una estructura alveolar (panal) .

3. Dispositivo de filtración según la reivindicación 1, caracterizado porque el material compuesto de fibras se compone de un polímero de matriz que contiene fibras de refuerzo naturales o sintéticas.

4. Dispositivo de filtración según la reivindicación 1, caracterizado porque el material ligero polímero presenta una estructura de cámaras huecas con cámaras huecas (29) separadas entre ellas de forma estanca al gas.

1.

5. Dispositivo de filtración según la reivindicación 1, caracterizado porque la pared (21) comprende cuatro paredes de carcasa de las que al menos una pared de carcasa tiene una estructura polímera de cámaras huecas, mientras que las demás paredes de carcasa se componen de un material polímero macizo.

6. Dispositivo de filtración según la reivindicación 5, caracterizado porque dos paredes de carcasa presentan una estructura polímera de cámaras huecas y dos paredes de carcasa están hechas de un material polímero macizo o porque tres paredes de carcasa presentan una estructura polímera de cámaras huecas y una pared de carcasa se compone de un material polímero macizo.

7. Dispositivo de filtración según la reivindicación 1, caracterizado porque la pared (21) de la carcasa de base (20) presenta un peso específico inferior a 350 kg/m3, preferentemente inferior a 300 kg/m3 y de forma especialmente preferible inferior a 250 kg/m3.

8. Dispositivo de filtración según la reivindicación 1, caracterizado porque la pared (21) de la carcasa de base 30 (20) presenta un grosor de 0, 5 a 20 cm, preferentemente de 1 a 10 cm, de forma especialmente preferible de 2 a 8 cm.

9. Dispositivo de filtración según la reivindicación 1, caracterizado porque la pared (21) de la carcasa de base (20) presenta una resistencia a la compresión mecánica superior a 1 MPa, preferentemente superior a 2 MPa y de forma especialmente preferible superior a 3 MPa, medida perpendicularmente con respecto a la superficie de la pared según DIN53421.

10. Dispositivo de filtración según la reivindicación 1, caracterizado porque la pared (21) de la carcasa de base (20) presenta un módulo de compresión superior a 60 MPa, preferentemente superior a 100 MPa y de forma especialmente preferible superior a 200 MPa, medido perpendicularmente con respecto a la superficie de la pared según DIN53421.

11. Dispositivo de filtración según la reivindicación 1, caracterizado porque la pared (21) de la carcasa de base (20) presenta una resistencia al cizallamiento superior a 0, 5 MPa, preferentemente superior a 1 MPa y de forma 45 especialmente preferible superior a 2 MPa, medido perpendicularmente con respecto a la superficie de la pared según DIN53294.

12. Dispositivo de filtración según la reivindicación 1, caracterizado porque la pared (21) de la carcasa de base (20) presenta un módulo de cizallamiento superior a 10 MPa, preferentemente superior a 15 MPa y de forma 50 especialmente preferible superior a 20 MPa, medido perpendicularmente con respecto a la superficie de la pared según DIN53294.

13. Dispositivo de filtración según la reivindicación 1, caracterizado porque la carcasa de base (20) está equipada con un conducto de suministro de aire comprimido (26) y tubos de ventilación (25) con un dispositivo de 55 ventilación que comprende toberas de salida (30) para una bomba mamut, y preferentemente el conducto de suministro de aire comprimido (26) pasa de forma estanca por una pared de carcasa de la pared (21) y está unido directamente a los tubos de ventilación (25) .

14. Dispositivo de filtración según la reivindicación 4, caracterizado porque la carcasa de base (20) está 60 equipada con un dispositivo de ventilación, que comprende un conducto de suministro de aire comprimido (26) y tubos de ventilación (25) con toberas de salida (30) , para una bomba mamut, y los tubos de ventilación (25) están 7

unidos al conducto de suministro de aire comprimido (26) a través de una o varias cámaras huecas (29) en la pared (21) de la carcasa de base (20) .

15. Dispositivo de filtración según la reivindicación 1, caracterizado porque la proporción de la superficie de 5 filtración con respecto al peso del dispositivo de filtración es de 5 a 10 m2/kg, preferentemente de 10 a 15 m2/kg y de forma especialmente preferible de 15 a 20 m2/kg.

16. Dispositivo de filtración según la reivindicación 1, caracterizado porque la carcasa de base (20) presenta una capacidad portante superior a 200 kg, preferentemente superior a 500 kg y de forma especialmente preferible 10 superior a 1.000 kg.

17. Dispositivo de filtración según la reivindicación 1, caracterizado porque la carcasa de base (20) está realizada con o sin pies de carcasa (24) y porque los lados interiores de las paredes de carcasa de las paredes de carcasa presentan almas de apoyo (22) para apoyar un módulo de filtro plano (10) .