MODULO DE FILTRACION DE MEMBRANAS CAPILARES.

Dispositivo de filtración (1) para retirar partículas de un líquido,

comprendiendo dicho dispositivo de filtración:

- un cabezal colector (3) dispuesto para recoger y retirar permeado,

- una pluralidad de conjuntos de membranas planas (2) que tienen un lado superior (14) y un lado inferior (13), estando unido dicho lado inferior funcionalmente a dicho cabezal colector (3), estando formado cada uno de dichos conjuntos de membranas planas (2) por una sola hilera de una pluralidad de membranas capilares (5) de micro o ultrafiltración de fuera a dentro, extendiéndose cada membrana capilar desde dicho lado inferior (13) hasta dicho lado superior (14) de dicho conjunto de membranas planas (2),

caracterizado porque dicho cabezal colector (3) está formado por una única cámara colectora (6) y porque el dispositivo de filtración (1) comprende un cabezal superior individual (4) para cada conjunto de membranas planas (2), estando unidos los lados superiores (14) de las membranas capilares de dicho conjunto de membranas planas a dicho cabezal superior individual (4), y estando dispuestos los cabezales superiores (4) de cada conjunto de membranas planas (2) y la disposición de los conjuntos de membranas planas en el lado inferior para permitir que un flujo de burbujas de aire, agua cruda y partículas pase desde dicho lado inferior hasta dicho lado superior

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2007/057276.

Solicitante: VLAAMSE INSTELLING VOOR TECHNOLOGISCH ONDERZOEK (VITO).

Nacionalidad solicitante: Bélgica.

Dirección: BOERETANG 200,2400 MOL.

Inventor/es: DOYEN,WIM, BECKERS,HERMAN.

Fecha de Publicación: .

Fecha Concesión Europea: 17 de Febrero de 2010.

Clasificación Internacional de Patentes:

  • B01D63/02 SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES.B01 PROCEDIMIENTOS O APARATOS FISICOS O QUIMICOS EN GENERAL.B01D SEPARACION (separación de sólidos por vía húmeda B03B, B03D, mesas o cribas neumáticas B03B, por vía seca B07; separación magnética o electrostática de materiales sólidos a partir de materiales sólidos o de fluidos, separación mediante campos eléctricos de alta tensión B03C; aparatos centrifugadores B04B;   aparato de vórtice   B04C; prensas en sí para exprimir los líquidos de las sustancias que los contienen B30B 9/02). › B01D 63/00 Aparatos en general para los procedimientos de separación que utilizan membranas semipermeables. › Módulos con fibras huecas.
  • B01D63/02B
  • B01D63/02D
  • B01D65/08 B01D […] › B01D 65/00 Accesorios u operaciones auxiliares, en general, para los procedimientos o aparatos de separación que utilizan membranas semipermeables. › Prevención del ensuciamiento de la membrana o de la polarización por concentración.
  • B01D65/08B10
  • C02F1/44D

Clasificación PCT:

  • B01D63/02 B01D 63/00 […] › Módulos con fibras huecas.
  • B01D65/08 B01D 65/00 […] › Prevención del ensuciamiento de la membrana o de la polarización por concentración.
  • C02F1/44 SECCION C — QUIMICA; METALURGIA.C02 TRATAMIENTO DEL AGUA, AGUA RESIDUAL, DE ALCANTARILLA O FANGOS.C02F TRATAMIENTO DEL AGUA, AGUA RESIDUAL, DE ALCANTARILLA O FANGOS (procedimientos para transformar las sustancias químicas nocivas en inocuas o menos perjudiciales, efectuando un cambio químico en las sustancias A62D 3/00; separación, tanques de sedimentación o dispositivos de filtro  B01D; disposiciones relativas a las instalaciones para el tratamiento del agua, agua residual o de alcantarilla en los buques, p. ej. para producir agua dulce, B63J; adición al agua de sustancias para impedir la corrosión C23F; tratamiento de líquidos contaminados por radiactividad G21F 9/04). › C02F 1/00 Tratamiento del agua, agua residual o de alcantarilla (C02F 3/00 - C02F 9/00 tienen prioridad). › por diálisis, ósmosis u ósmosis inversa.

Fragmento de la descripción:

Módulo de filtración de membranas capilares.

Campo de la invención

La presente invención se refiere a filtros de membranas capilares de fuera a dentro para el tratamiento de agua.

Estado de la técnica

Los filtros para tratamiento de agua con membranas de ultra o microfiltración capilares con los poros más pequeños en su diámetro exterior (las denominadas membranas capilares de fuera a dentro) filtran el agua bruta imponiendo una presión inferior en el lado del diámetro interior ("lumen"). El permeado fluye desde el diámetro exterior hacia el lumen, pero la suciedad se acumula en el perímetro exterior y es eliminada por barrido con aire y/o retroimpulso. Esto requiere un buen contacto entre las burbujas de aire y la membrana capilar. Otros puntos de interés son evitar el atrapamiento de la suciedad arrastrada y tener un diseño que pueda construirse de una manera económica. Se han propuesto ya diferentes diseños de módulo para hacer frente a estos requisitos.

En la patente US nº 5.248.424, se describe un módulo de membranas capilares que comprende una capa de membranas encapsuladas en ambos extremos en un cabezal que sirve como colector de permeado. Las membranas pueden moverse libremente y forman una configuración a manera de un arco por encima de un plano horizontal a través de ambos cabezales. Un inconveniente de esta configuración es que la capa horizontal de las membranas acumula fácilmente cuerpos sólidos suspendidos.

La patente US nº 5.783.083 describe un módulo de membranas capilares/membranas de fibras huecas en el que ambos extremos de las fibras están encapsulados en un cabezal, de los cuales cabezales por lo menos uno sirve como colector de permeado. Las fibras forman una madeja cilíndrica vertical. La longitud de fibra es de 0,1% a 5% más larga que la distancia fija entre ambos cabezales para permitir que las fibras realicen un cierto desplazamiento. La limpieza se realiza soplando aire entre las fibras. Para asegurar que las fibras estén a una distancia bien definida una de otra en el cabezal, los extremos de las fibras se fijan sobre un soporte flexible y se enrollan en espiral antes de encapsularse en un tubo. El encapsulamiento de las fibras en ambos cabezales es casi idéntico, con la excepción de que, en caso de que se utilice solamente un cabezal como colector de permeado, el lumen de las fibras se abre sólo en un extremo. Esta configuración tiene el riesgo de atrapar suciedad en el cabezal superior que dificulte el paso y circulación libres del aire y el agua bruta en la parte superior del módulo.

La patente US nº 5.639.373 describe un conjunto que comprende unas madejas verticales, estando formada cada madeja por múltiples formaciones de membranas de fibra hueca. En cada madeja, las partes terminales opuestas de las fibras están encapsuladas en cabezales superior e inferior independientes que están separados a una distancia fija. Unos brazos de medios de distribución de gas están dispuestos entre los cabezales inferiores.

Para evitar la suciedad quede atrapada, la patente WO 02/22244 describe una madeja vertical de membranas capilares que está encapsulada únicamente en un cabezal en el lado inferior. El lado del lumen de los extremos de las membranas capilares en el lado superior está cerrado únicamente por material de encapsulamiento. Las membranas capilares están sueltas de modo que no haya obstrucción en la parte superior para atrapar suciedad presente en el agua bruta. La inyección de aire en el cabezal del fondo limpia las superficies exteriores de las membranas capilares (barrido con aire).

El objetivo del documento EP 0931582 es realizar un módulo de membranas de fibras huecas altamente integrado encapsulando los extremos de una capa plana de fibras en una abertura de un tubo. Por lo menos en un lado el lumen de los extremos de fibra permanece abierto de modo que el tubo sirva como colector de permeado. El encapsulamiento se realiza disponiendo un tabique de represado en la periferia de la abertura del colector y rellenando el hueco de represado con un material de encapsulamiento, por ejemplo poliuretano. Cada capa es encapsulada en un cabezal independiente.

Varios de los diseños de módulo discutidos anteriormente tienen una capa plana de membranas capilares o fibras huecas que se hacen normalmente en un proceso continuo. El documento EP 0931582 describe una técnica para producir tal capa haciendo un tejido tricotado de fibras huecas. En la patente US nº 5.716.689 las membranas se ponen lado con lado y se empuja una tira adhesiva sobre las membranas a una distancia fija. A continuación, las membranas se cortan junto a estas tiras, y estas tiras se ensamblan en forma de una alfombra de fibras huecas reuniendo las tiras en cada extremo de la membrana para formar un bucle de fibras huecas.

Objetivos de la invención

El objetivo de la presente invención es proporcionar un nuevo diseño de módulo de filtración basado en capas verticales planas de membranas capilares que pueda limpiarse fácilmente por barrido con aire y que sea menos susceptible de atrapar suciedad.

Sumario de la invención

La presente invención se refiere a un dispositivo de filtración para retirar partículas de un líquido tal como se establece en el preámbulo de la reivindicación 1. Dicho dispositivo de filtración comprende un cabezal colector dispuesto para recoger y retirar permeado y una pluralidad de conjuntos de membrana planas que tienen un lado superior y un lado inferior. Dicho lado inferior está unido funcionalmente a dicho cabezal colector. Dichos conjuntos de membranas planas comprenden cada uno de ellos una pluralidad de membranas capilares de micro o ultrafiltración de fuera a dentro, extendiéndose cada membrana capilar desde dicho lado inferior hasta dicho lado superior de dicho conjunto de membranas planas. Dicha pluralidad de membranas capilares forman un plano. Según la invención, las membranas capilares de cada conjunto de membranas planas están vinculadas (funcionalmente) a un cabezal individual superior. Los cabezales superiores de cada conjunto de membranas planas y la disposición de los conjuntos de membranas planas en el lado inferior están concebidos para permitir que un flujo de burbujas de aire, agua cruda y partículas pase desde dicho lado inferior hasta dicho lado superior. El dispositivo de filtración de la invención reduce la acumulación de partículas en dicho lado superior.

Las membranas capilares de un conjunto de membranas planas están dispuestas lado con lado. Como resultado, la pluralidad de membranas capilares que forman un plano conlleva que las membranas capilares de un conjunto de membranas planas formen una sola hilera. Por tanto, las membranas capilares de un conjunto de membranas planas están dispuestas en una sola hilera. En consecuencia, cada conjunto de membranas planas comprende una sola hilera de membranas capilares.

Según la invención, el cabezal colector está formado por una única cámara colectora. Las membranas capilares de dicha pluralidad de conjuntos de membranas planas están vinculadas conjuntamente en el lado inferior a dicho cabezal colector (vinculadas a dicha cámara colectora).

El dispositivo de filtración comprende un cabezal superior individual para cada conjunto de membranas planas. Por tanto, todas las hileras únicas de membranas capilares (todos los conjuntos de membranas planas) están vinculadas conjuntamente al cabezal colector en el lado inferior, pero cada hilera única de membranas capilares (cada conjunto de membranas planas) está vinculada a un cabezal superior individual. Las membranas capilares de un conjunto de membranas planas están vinculadas en el lado superior a un cabezal superior individual. Los conjuntos de membranas planas pueden vincularse al cabezal superior correspondiente de forma operativa o de forma puramente mecá- nica.

En una forma de realización particular, las membranas capilares están cerradas en el lado superior del conjunto de membranas planas. En una forma de realización alternativa, las membranas capilares se mantienen abiertas en el lado superior y cada cabezal superior está dispuesto para recoger y retirar permeado.

En una forma de realización específica de la presente invención, el dispositivo de filtración comprende un suministro de aire dispuesto para proporcionar burbujas de aire entre los conjuntos de membranas planas. El suministro de aire está preferentemente dispuesto en toda la longitud de dicho dispositivo. El suministro de aire está integrado en el cabezal colector o situado justo por encima del mismo. El suministro de aire está dispuesto preferentemente entre todos...

 


Reivindicaciones:

1. Dispositivo de filtración (1) para retirar partículas de un líquido, comprendiendo dicho dispositivo de filtración:

- un cabezal colector (3) dispuesto para recoger y retirar permeado,
- una pluralidad de conjuntos de membranas planas (2) que tienen un lado superior (14) y un lado inferior (13), estando unido dicho lado inferior funcionalmente a dicho cabezal colector (3), estando formado cada uno de dichos conjuntos de membranas planas (2) por una sola hilera de una pluralidad de membranas capilares (5) de micro o ultrafiltración de fuera a dentro, extendiéndose cada membrana capilar desde dicho lado inferior (13) hasta dicho lado superior (14) de dicho conjunto de membranas planas (2),

caracterizado porque dicho cabezal colector (3) está formado por una única cámara colectora (6) y porque el dispositivo de filtración (1) comprende un cabezal superior individual (4) para cada conjunto de membranas planas (2), estando unidos los lados superiores (14) de las membranas capilares de dicho conjunto de membranas planas a dicho cabezal superior individual (4), y estando dispuestos los cabezales superiores (4) de cada conjunto de membranas planas (2) y la disposición de los conjuntos de membranas planas en el lado inferior para permitir que un flujo de burbujas de aire, agua cruda y partículas pase desde dicho lado inferior hasta dicho lado superior.

2. Dispositivo de filtración según la reivindicación 1, en el que cada cabezal superior (4) está dispuesto para recoger y retirar permeado.

3. Dispositivo de filtración según la reivindicación 1, en el que las membranas capilares (5) están cerradas en el lado superior (14) del conjunto de membranas planas.

4. Dispositivo de filtración según la reivindicación 1, 2 ó 3, que comprende un suministro de aire (10, 11) dispuesto para proporcionar burbujas de aire entre los conjuntos de membranas planas (2).

5. Dispositivo de filtración según la reivindicación 4, en el que el suministro de aire (10, 11) está dispuesto sobre toda la longitud de los conjuntos de membranas planas (2).

6. Dispositivo de filtración según la reivindicación 4 ó 5, en el que dicho suministro de aire (10, 11) está integrado en el cabezal colector (3) o situado por encima del mismo.

7. Dispositivo de filtración según la reivindicación 4, 5 ó 6, en el que un suministro de aire (10, 11) está previsto entre todos los conjuntos de membranas planas (2).

8. Dispositivo de filtración según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que los cabezales superiores (4) de cada conjunto de membranas planas (2) están fijados a una distancia predeterminada entre sí.

9. Dispositivo de filtración según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende entre 2 y 50, preferentemente entre 2 y 20 y, ventajosamente, entre 3 y 8 conjuntos de membranas planas (2).

10. Dispositivo de filtración según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que las membranas capilares (5) presentan un diámetro exterior comprendido entre 0,4 y 5 mm.


 

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