APARATO DOTADO DE UN BIORREACTOR Y UN MODULO DE FILTRACION POR MEMBRANAS, PARA EL TRATAMIENTO DE UN FLUIDO ENTRANTE.

Aparato para el tratamiento de un fluido entrante, el cual comprende:

- un biorreactor con una bañera (2), con un espacio fluido que está previsto para llenarse, por lo menos parcialmente, con un fluido de tratamiento;

- una línea de alimentación de fluido (3), susceptible de poder ser descargada al interior de una bañera (2), para alimentar, durante el funcionamiento operativo, con el fluido entrante, al fluido de tratamiento, y mezclarlo y tratarlo, con éste último, de tal forma que se obtenga una mezcla de de fluido (5); y

- un módulo de filtración por membranas (12), que comprende una caja (13), con una o más membranas incorporadas (14), un lado de entrada, un lado de permeado, y un lado de retenido,

en donde, la caja (13), delimita una cámara de conexión (18), sobre el lado de entrada de las membranas, (4), al interior de cuya caja (13), descarga una línea de entrada de fluido (10), la cual se encuentra conectada al espacio fluido de la bañera (2), y en donde, la caja (13), comprende adicionalmente una línea de descarga de permeado, (15), conectada al lado del permeado, y una línea de descarga de retenido, (16), conectada al lado del retenido,

en donde, se suministra una línea de descarga del lavado por chorro de líquido (20), la cual se encuentra conectada a un lado de la cámara de conexión (18), y en el otro lado, descarga hacia el exterior, el espacio fluido, y

en donde, una línea de paso a través de alimentación de la mezcla de fluido, desde la bañera (2), hacia la caja (13), es susceptible de poderse cerrar,

caracterizado por el hecho de que,

la línea de de entrada de fluido (10), descarga al interior de la cámara de conexión (18), a la cual, se encuentra también conectada la línea de descarga del lavado por chorro de líquido, (20) susceptible de poderse cerrar, y

se encuentra provista una unidad de control (23), para cerrar la línea de paso a través, de la alimentación de mezcla de fluido, y abrir la línea de descarga del chorro de lavado por líquido, periódicamente, y vice-versa, para limpiar periódicamente, mediante lavado por chorro de líquido, por lo menos el lado de entrada de las membranas (14) y la cámara de conexión (18), dispuesta por debajo de ésta

Aparato dotado de un biorreactor y un módulo de filtración por membranas, para el tratamiento de un fluido entrante.

La presente invención, se refiere a un aparato para el tratamiento de un fluido entrante, que comprende un biorreactor y un módulo de filtración por membranas, al cual se le hace también referencia como biorreactor de membrana (MRB-[del inglés, membrana biorreactor]-).

Tal tipo de biorreactor de membranas, se conoce, por ejemplo, para la purificación de residuos de agua, y comprende una bañera, la cual se llena parcialmente con lodo activo. Durante el transcurso de la operación, el agua residual, se introduce en la bañera, en donde, ésta, se mezcla con el lodo. Los ingrediente activos, en el lodo, cuidan de la purificación del agua residual. Este proceso, se acelera, incluso todavía más, procediendo a suministrar un gas, usualmente aire, desde la parte inferior a (parte de) la bañera. La mezcla de lodo y de agua residual, se introduce, a continuación, en el módulo de membranas de filtración, en donde se descarga agua purificada, como permeado o producto de la permeación, mientras que, el líquido retenido, partidas contaminadas y partículas de lodo, como retenido, se introducen otra vez, de vuelta, en la bañera. El biorreactor de membranas, es capaz de trabajar con una alta concentración de partículas de lodo, especialmente, si se compara con un sistema convencional, en el cual, el biorreactor, se combina con un tanque o depósito de decantación. Como resultado de ello, el agua purificada descargada, puede ser de alta calidad, y es también incluso posible el utilizar el biorreactor de membranas, para tratar agua de alcantarillado fuertemente contaminada y/o corrientes de residuos de aguas industriales.

Los conocidos biorreactores de membranas, pueden dividirse en dos grupos, como por ejemplo: un sistema de pozo seco o un sistema sumergido. Con el sistema de pozo seco, se procede a emplazar una membrana de pozo seco, fuera de la bañera del biorreactor. Con el sistema sumergido, las membranas, se suspenden en el interior de la bañera del biorreactor. En los años recientes, ambos sistemas, se han desarrollado de tal forma que, éstas, muestran un número incrementado de similitudes. Así, por ejemplo, las membranas del sistema sumergido, se acomodan más y más a menudo, en una caja provista con aperturas de entrada y de salida, caja ésta, la cual, se suspende entonces en la bañera, a modo de arca. Adicionalmente, además, existe un desarrollo en donde, se emplazan más y más instalaciones alrededor de estas cajas, las cuales tienen la función de supervisar el flujo que pasa por estas membranas, con objeto de optimizar las prestaciones técnicas de estas membranas. Esto tiene como resultado un módulo de filtración de membranas, para el propósito del sistema sumergido, el cual se asimilará, de una forma incrementante, al módulo de filtración por membranas, en el sistema de pozo seco.

Un ejemplo de un sistema sumergido con paneles de membrana plana, en un tanque de tratamiento, es el que se da a conocer en la patente europea EP 0 510 328. Un ejemplo de sistema de pozo seco con membranas tubulares, los cuales se encuentran acomodados en un módulo de filtración por membranas, es el que se da a conocer en la patente estadounidense US 5.494.577.

Para ambos sistemas, es desventajoso el hecho de que, las superficies de las membranas, puede ensuciarse rápidamente, y que los pasos de flujo, en el interior de las membranas y/o entre y/o alrededor de las membranas, a menudo, se bloquea, con partículas extrañas, en la corriente de líquido, durante la operación. Estos ensuciamientos y/o bloqueos, se arrastran con el agua residual, tales como los consistentes en pelos, hilos, etc. Los ensuciamientos y/o los bloqueos, puede también ser provocados por partículas deformadas biológicamente o físicamente, o deformadas de otra forma, las cuales resultan de las reacciones entre el lodo y el agua residual. Otra posibilidad, es la consistente en el hecho de que, las suciedades o ensuciamientos, pueden precipitarse o pueden hincharse o de otro modo terminar en las bañeras, las cuales se encuentran usualmente abiertas a los elementos. La consecuencia directa del ensuciamiento y/o bloqueo de los pasos de flujo, es la pérdida efectiva de superficie de las membranas. Adicionalmente, además, ello da como resultado la distribución de de la corriente de líquido, a través de los pasos de flujo, que ya no son homogéneos. Esta distribución no homogénea, conduce a grandes variaciones en la velocidad del líquido y la turbulencia de éste, a lo largo de los pasos de flujo, como resultado de los cuales, puede formarse una costra de partículas, a lo largo de las superficies de las membranas. Esto, a su vez, conduce a un mayor riesgo del bloqueo de (una parte de) los pasos de flujo, como resultado de lo cual, la distribución del líquido, incluso puede perturbarse más. Como resultado de ello, se pierde un cantidad incrementante de superficie efectiva de la membrana y debe suministrarse una cantidad incrementante de energía, con objeto de mantener el flujo de paso a través de los pasos de flujo, los cuales adquieren una dificultad incrementante de fluir a su través.

Con objeto de evitar que los pasos de flujo se ensucien y/o se bloqueen, se conoce el hecho de utilizar un filtro, corriente arriba del módulo de filtración de membranas, con objeto de que, mediante éste, se capturen partículas. No obstante, se ha encontrado el hecho de que, a través del filtro, pueden todavía permanecer partículas del tipo hilo y semejantes, y así, por lo tanto, todavía provocar los problemas anteriormente mencionados, arriba. Adicionalmente, además, se ha encontrado el hecho de que, las partículas incrustadas en el módulo de filtración por membranas, son muy difíciles de eliminar, y que éstas pueden dañar el material de las membranas. Si se observa un ensuciamiento, con los sistemas conocidos, entonces, el módulo de filtración por membranas, se desconecta, se conecta a continuación a una unidad de limpieza, y se limpia manualmente o de forma semiautomática. En este caso, es usual, el hecho de practicar un proceso de limpieza, en los pasos de flujo, consistente en un aplicar un chorro de líquido, a contracorriente, con un líquido de limpieza. Este procedimiento, requiere usualmente un tiempo correspondiente a un porcentaje del 10 al 20% del tiempo de operación o funcionamiento, de un módulo de filtración de membranas. La posibilidad y la frecuencia de este proceso de limpieza, depende del tipo de módulo de filtración por membranas y éste es usualmente, de un orden de magnitud correspondiente a un tiempo que va desde un minuto a 60 minutos. Adicionalmente, además, el módulo de filtración por membranas, puede también limpiarse utilizando un líquido químico de limpieza. Este proceso, en su totalidad, requiere un tiempo tan grande que va desde la media hora hasta algunas pocas horas, por módulo de filtración de membranas, y éste se lleva a cabo, otra vez, a una frecuencia de tiempo que va desde una vez al día hasta una vez a la semana, o una vez al mes, o una vez al año, en dependencia del módulo de filtración de membranas y de la operación. En caso deseado, el módulo de filtración de membranas, puede abrirse, y las membranas bloqueadas, pueden retirarse del módulo en cuestión y, a continuación, puede procederse a eliminar la suciedad, utilizando cepillos, chorros de agua, o cualesquiera otros medios auxiliares mecánicos. Este procedimiento de limpieza, requiere todavía más tiempo de realización del proceso, y es generalmente muy laboriosamente intensivo, y se realiza únicamente en casos de un ensuciamiento y/o bloqueo extremos. En el caso en el que, adicionalmente, se utilice un filtro que tenga aberturas inferiores a 5 mm, ó de una forma más usual, con aberturas inferiores a 3 mm y, de una forma preferible, con aberturas inferiores a 1 mm, corriente arriba del módulo de filtración de membranas, entonces, este filtro, debe limpiarse muy regularmente. Se conoce un aparato en concordancia con el preámbulo de la reivindicación 1, a raíz de la patente alemana DSE 296 20 426.

Es un objeto de la presente invención, el superar por lo menos parcialmente los inconvenientes dados a conocer anteriormente, arriba y/o proporcionar una alternativa que sea susceptible de poderse utilizar. De una forma particular, es un objeto de la presente invención, el proporcionar un biorreactor de membranas eficiente, el cual sea menormente afectado por el ensuciamiento y/o bloqueo.

Este objeto, se logra mediante un aparato en concordancia con la reivindicación 1. El aparato, en este caso, comprende un biorreactor que tiene un pozo seco...

1. Aparato para el tratamiento de un fluido entrante, el cual comprende:

- un biorreactor con una bañera (2), con un espacio fluido que está previsto para llenarse, por lo menos parcialmente, con un fluido de tratamiento;

- una línea de alimentación de fluido (3), susceptible de poder ser descargada al interior de una bañera (2), para alimentar, durante el funcionamiento operativo, con el fluido entrante, al fluido de tratamiento, y mezclarlo y tratarlo, con éste último, de tal forma que se obtenga una mezcla de de fluido (5); y

- un módulo de filtración por membranas (12), que comprende una caja (13), con una o más membranas incorporadas (14), un lado de entrada, un lado de permeado, y un lado de retenido,

en donde, la caja (13), delimita una cámara de conexión (18), sobre el lado de entrada de las membranas, (4), al interior de cuya caja (13), descarga una línea de entrada de fluido (10), la cual se encuentra conectada al espacio fluido de la bañera (2), y en donde, la caja (13), comprende adicionalmente una línea de descarga de permeado, (15), conectada al lado del permeado, y una línea de descarga de retenido, (16), conectada al lado del retenido,

en donde, se suministra una línea de descarga del lavado por chorro de líquido (20), la cual se encuentra conectada a un lado de la cámara de conexión (18), y en el otro lado, descarga hacia el exterior, el espacio fluido, y

en donde, una línea de paso a través de alimentación de la mezcla de fluido, desde la bañera (2), hacia la caja (13), es susceptible de poderse cerrar,

caracterizado por el hecho de que,

la línea de de entrada de fluido (10), descarga al interior de la cámara de conexión (18), a la cual, se encuentra también conectada la línea de descarga del lavado por chorro de líquido, (20) susceptible de poderse cerrar, y

se encuentra provista una unidad de control (23), para cerrar la línea de paso a través, de la alimentación de mezcla de fluido, y abrir la línea de descarga del chorro de lavado por líquido, periódicamente, y vice-versa, para limpiar periódicamente, mediante lavado por chorro de líquido, por lo menos el lado de entrada de las membranas (14) y la cámara de conexión (18), dispuesta por debajo de ésta.

2. Aparato, según la reivindicación 1, en donde, la línea paso a través, de la alimentación de mezcla de fluido, susceptible de poderse cerrar, se encuentra formada por la línea de entrada de fluido (10), la cual se encuentra provista de un elemento de cierre (22), y la cual descarga al interior de la cámara de conexión (18).

3. Aparato, según la reivindicación 1 ó 2, en donde, una línea de alimentación del líquido de limpieza mediante lavado por chorro líquido, controlable mediante la unidad de control, se encuentra conectada al lado del permeado del módulo de filtración por membranas.

4. Aparato, según una cualquiera de las reivindicaciones 1 ó 2, en donde, una línea de alimentación del líquido de limpieza mediante lavado por chorro líquido, controlable mediante la unidad de control, se encuentra conectada al lado del retenido, del módulo de filtración por membranas.

5. Aparato, según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde, una línea de alimentación externa del líquido de limpieza mediante lavado por chorro líquido, controlable mediante la unidad de control, se encuentra conectada a la línea paso a través, de la alimentación de mezcla de fluido, susceptible de poderse cerrar.

6. Aparato, según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde, la línea de descarga del líquido de limpieza mediante chorro por líquido, descarga al interior de un depósito de decantación.

7. Aparato, según la reivindicación 6, en donde, el depósito de decantación, se encuentra provisto de una línea de descarga de sedimento, que conduce de vuelta a la bañera.

8. Aparato, según la reivindicación 7, en donde, la línea de descarga del líquido de limpieza mediante chorro por líquido, desde el depósito de decantación, a la bañera, pasa a través de un filtro.

9. Aparato, según la reivindicación 6, en donde, el depósito de decantación, está provisto de una línea de descarga, hacia un sistema externo, distinto de la bañera.

10. Aparato, según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde, la línea de descarga del retenido, conduce de vuelta a la bañera.

11. Aparato, según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde, se encuentra provisto un primer medio de distribución de gas, el cual descarga al fondo del espacio de fluido de la bañera.

12. Aparato, según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde, se encuentra provisto un segundo primer medio de distribución de gas, el cual descarga al interior de la cámara de conexión del módulo de filtración por membranas.

13. Aparato, según la reivindicación 12, en donde una línea de alimentación de líquido de limpieza mediante lavador por chorro de líquido, controlable mediante la unidad de control, se encuentra conectado al medio de distribución de gas.

14. Procedimiento para limpiar las membranas y el lado de entrada de un módulo de filtración por membranas, de un aparato en concordancia con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, el cual comprende las siguientes etapas:

- llenado de la bañera, con un fluido de tratamiento;

- alimentación, con un fluido de entrada, al fluido de tratamiento presente en la bañera, y mezclado y tratamiento de éste, con este último fluido, de tal forma que se obtenga una mezcla de fluidos;

- alimentación, con la mezcla de fluidos, al módulo de filtración por membranas;

- descarga del permeado filtrado por un retenido, por las membranas;

- cerrar la línea de alimentación a través, de la mezcla de fluidos, y abrir la línea de descarga del lavado por chorro de líquido, periódicamente, de tal forma que se limpien mediante lavado por chorro de líquido, por lo menos el lado de entrada de las membranas, y la cámara de conexión del módulo de filtración por membranas, dispuesta por debajo de ésta.

15. Uso de un aparato, según una cualquiera de las reivindicaciones 1-13, para la purificación de agua residual.