Equipo de filtración de membranas cerámicas, compuesto por, al menos,

un compartimento (1) de filtración formado por una cámara anterior, por donde entra el fluido a tratar, una cámara intermedia (3), en donde se recoge el fluido filtrado por unas membranas (5), y una cámara posterior (4), por donde sale el resto de fluido no filtrado, presentando la cámara intermedia (3) dos placas orificadas (6) transversales, entre las cuales quedan insertadas en posición horizontal las membranas (5) de filtración; disponiendo dicha cámara intermedia (3), en su parte inferior, una salida (7) para la evacuación del fluido filtrado por las membranas (5); y en donde la cámara intermedia (3) está conectada con una salida (8) de evacuación de los gases que se concentran en el interior de esa cámara intermedia (3).

Equipo de filtración de membranas cerámicas.

Sector de la técnica

La presente invención está relacionada con el campo técnico de la separación de partículas que se hallan contenidas en un fluido proveniente de un reactor, utilizando elementos de filtración o de separación mediante membranas filtrantes, proponiendo un equipo contenedor de múltiples membranas cerámicas de filtración realizado con unos medios técnicos adaptados para asegurar de manera ventajosa una disposición de fácil montaje y desmontaje de las membranas sobre el equipo y una sencilla conexión con el reactor que contiene el fluido a tratar.

El objeto de la invención puede ser de aplicación en el ámbito de la filtración, en sentido general, de un medio fluido a tratar y, en particular, en la nanofiltración, en la ultrafiltración, en la microfiltración, etc. Los procesos de filtración pueden pertenecer a diferentes sectores, tales como el tratamiento del agua, industria agroalimentaria, farmacéutica y biotecnológica, u otros procesos industriales (reciclado de aceites, industria química, petrolífera, papel, etc.).

Estado de la técnica

En los procesos de filtración tangencial, un fluido a tratar proveniente de un reactor, denominado biomasa o licor mezcla, se filtra haciéndolo pasar a través de una o varias membranas de filtración, de manera que a la salida de las membranas de filtración se obtienen dos flujos de fluido. Uno de los flujos se denomina permeado, que se trata del fluido que ha sido filtrado por las membranas, y el otro flujo se denomina retenido, que se trata del fluido que no ha sido filtrado, el retenido se vuelve a recircular al reactor para que vuelva a formar parte del licor mezcla o biomasa y pasar de nuevo por el proceso de filtración. Solamente una pequeña parte del flujo atraviesa las membranas convirtiéndose en permeado, de modo que la mayor parte del retenido se recirculara de nuevo al reactor.

Para llevar a cabo la filtración tangencial se emplean unas membranas de filtración constituidas por unos elementos tubulares de material poroso que presentan unas conducciones longitudinales en su interior, así el permeado se filtra tangencialmente a través de los poros de las membranas, y el retenido pasa por las conducciones longitudinales y sale por el extremo opuesto de las membranas.

Las membranas se dividen en dos grandes grupos, orgánicas e inorgánicas. Las membranas orgánicas son las más empleadas, ya que son más baratas de fabricar, mientras que las inorgánicas suelen ser más caras, pero presentan unas mejores características de resistencia química, mecánica y térmica, además de tener una menor tendencia al ensuciamiento.

A este respecto, el principal problema relacionado con los equipos de filtración es el ensuciamiento provocado por la acumulación de partículas retenidas en la filtración que obstruyen los poros de las membranas, lo cual conlleva un incremento de gasto energético para mantener un caudal de permeado constante. Este hecho provoca la necesidad de sustituir frecuentemente las membranas, así como realizar periódicamente agresivos lavados químicos, con las repercusiones económicas y el tiempo que ello implica.

Esta problemática se agrava considerablemente cuando se emplean equipos de filtración externos a reactores biológicos anaerobios (MBR), en donde el potencial de ensuciamiento es mucho mayor que en los reactores aerobios (con aporte de oxígeno). En estos casos, se suelen emplear equipos de filtración basados en membranas cerámicas, que son mucho más resistentes al ensuciamiento y más resistentes a los lavados químicos.

En los últimos años, la producción más industrializada de las membranas cerámicas y su empleo en aplicaciones de más volumen, ha hecho que el coste de fabricación de las mismas sea más asequible, con lo que la tendencia actual del mercado es ir a instalaciones de tamaño medio-grande, con una media de más de dos mil membranas cerámicas por instala- ción.

Actualmente, los equipos de filtración de membranas cerámicas, como el descrito en la Patente ES 2.352.992 del mismo solicitante que la presente invención, están basados en unos cartuchos tubulares de acero inoxidable que interiorizan las membranas de filtración. Cada cartucho, en función de su capacidad, puede albergar entre 7 y 92 membranas cerámicas, por lo que para instalaciones de tamaño medio-grande son necesarios una gran cantidad de cartuchos, lo cual resulta económicamente inviable por la gran cantidad de acero inoxidable que hace falta para fabricar todos los cartuchos.

Por otro lado, en los equipos de filtración de membranas cerámicas convencionales, los cartuchos van dispuestos en posición vertical y conectados en ambos extremos, mediante cierres herméticos, a unos conductos por los que circula el fluido a tratar (licor mezcla o biomasa), de manera que, cuando se hace necesario sustituir alguna membrana de uno de los cartuchos, hay que soltar los cierres herméticos que conectan el cartucho al conducto por el que circula el fluido a tratar, y posteriormente voltear el cartucho, mediante una grúa, hasta colocarlo en una posición horizontal que permita la extracción de la membrana a sustituir, debiéndose soltar igualmente las juntas de estanqueidad y cierres que presenta la membrana dentro del cartucho. Esta solución es técnicamente inviable en instalaciones de tamaño medio-grande, ya que los tiempos de mantenimiento y recambio de membranas afectan en exceso al rendimiento de la instalación.

Se hace por tanto necesario un equipo de filtración para instalaciones de reactores biológicos anaerobios, que permita albergar múltiples membranas cerámicas optimizando el coste en materia prima del equipo, a la vez que permita un fácil y rápido recambio de las membranas, así como una sencilla conexión con el reactor al que se encuentre asociado.

Objeto de la invención

De acuerdo con la presente invención se propone un equipo de filtración exterior tangencial de membranas cerámicas, preferente para reactores biológicos, el cual presente una compacidad que permite albergar un elevado número de membranas cerámicas en un único equipo, reduciéndose considerablemente los costes de materia prima del equipo, y facilitándose la instalación y mantenimiento en el lugar de aplicación al que se destine.

El equipo de filtración de membranas cerámicas objeto de la presente invención está compuesto por, al menos, un compartimento de filtración que está formado por:

- una cámara anterior por donde entra el fluido a tratar;

- una cámara intermedia en donde se recoge el fluido que es filtrado a través de los poros de unas membranas de filtración;

- y una cámara posterior por donde sale el resto de fluido que no ha sido filtrado por las membranas de filtración;

La cámara intermedia dispone dos placas orificadas transversales entre las que quedan insertadas en posición horizontal las membranas de filtración. Esta cámara intermedia posee en su parte inferior una salida para la evacuación del fluido filtrado por las membranas, estando conectada esta cámara intermedia además con una salida de evacuación de los gases que se concentran en el interior de la misma. Por otro lado se ha previsto la posibilidad de que el techo de dicha cámara intermedia presente una forma piramidal, para favorecer la conducción de los gases hacia la salida de evacuación.

Para garantizar la estanqueidad de los compartimentos y facilitar el acceso a su interior, para llevar a cabo tareas de mantenimiento o sustitución de membranas, tanto la cámara anterior como la cámara posterior van provistas de respectivas puertas de estanqueidad. Para garantizar el aislamiento de la cámara intermedia, en donde se obtiene el fluido filtrado por las membranas de filtración, respecto de las cámaras anterior y posterior en las que se encuentra el fluido a tratar, las membranas de filtración están rodeadas por unas juntas de estanqueidad anulares que cierran herméticamente el espacio comprendido entre cada membrana de filtración y el orificio de la placa orificada en el que la membrana está insertada.

El equipo de filtración es susceptible de escalarse en altura y anchura mediante la adición selectiva de compartimentos adicionales. En este caso, para garantizar la circulación del fluido a tratar entre compartimentos consecutivos, las cámaras anteriores y posteriores presentan, selectivamente, unas ventanas verticales u horizontales, por donde pasa el fluido a tratar.

1. Equipo de filtración de membranas cerámicas, compuesto por múltiples membranas (5) de filtración a través de las que se establece el paso de circulación de un fluido a tratar, caracterizado porque el equipo de filtración comprende, al menos, un compartimento (1) de filtración formado por:

- una cámara anterior (2), por donde entra el fluido a tratar;

- una cámara intermedia (3), en donde se recoge el fluido filtrado por las membranas (5);

- y una cámara posterior (4), por donde sale el resto de fluido no filtrado;

presentando la cámara intermedia (3) dos placas orificadas (6) transversales, entre las cuales quedan insertadas en posición horizontal las membranas (5) de filtración; disponiendo dicha cámara intermedia (3), en su parte inferior, una salida (7) para la evacuación del fluido filtrado por las membranas (5); y en donde la cámara intermedia (3) está conectada con una salida (8) de evacuación de los gases que se concentran en el interior de esa cámara intermedia (3).

2. Equipo de filtración de membranas cerámicas, de acuerdo con la primera reivindicación, caracterizado porque la cámara intermedia (3) presenta un techo con forma piramidal para favorecer la recogida de los gases hacia la salida (8) de evacuación.

3. Equipo de filtración de membranas cerámicas, de acuerdo con la primera reivindicación, caracterizado porque en cada compartimento la cámara anterior (2) y la cámara posterior (4) presentan sendas puertas de estanqueidad (9) que dan acceso al interior del compartimento (1) correspondiente.

4. Equipo de filtración de membranas cerámicas, de acuerdo con la primera reivindicación, caracterizado porque las cámaras anterior (2) y posterior (4) de cada compartimento (1) presentan, selectivamente, unas ventanas (10) horizontales o verticales, para la circulación del fluido a tratar entre compartimentos (1) consecutivos.

5. Equipo de filtración de membranas cerámicas, de acuerdo con la primera reivindicación, caracterizado porque el equipo de filtración es escalable en altura o anchura mediante la adicción selectiva de compartimentos (1) adyacentes.

6. Equipo de filtración de membranas cerámicas, de acuerdo con la primera reivindicación, caracterizado porque cuando el equipo de filtración presenta varios compartimentos (1) dispuestos verticalmente, las cámaras intermedias (3) de los distintos compartimentos (1) se conectan con una salida (8) de gases, por medio de respectivas conducciones tubulares verticales (11).

7. Equipo de filtración de membranas cerámicas, de acuerdo con la primera reivindicación, caracterizado porque cuando el equipo de filtración presenta varios compartimentos (1) dispuestos horizontalmente, las cámaras intermedias (3) de los distintos compartimentos (1) se conectan con una salida (7) de evacuación del fluido filtrado, por medio de respectivas conducciones tubulares horizontales (12).

8. Equipo de filtración de membranas cerámicas, de acuerdo con la primera reivindicación, caracterizado porque en la zona donde se insertan las membranas (5) en las placas orificadas (6), se disponen unas juntas de estanqueidad anulares (13) que rodean a las membranas (5) y aíslan la cámara intermedia (3) respecto de las cámaras anterior (2) y posterior (4).