Reactor de biopelícula de membrana de flujo radial.

Un dispositivo (100) de reactor de biopelícula de membrana (MBfR) que comprende:



un tubo de núcleo central (130) que tiene una pared que define un lumen y una o más perforaciones en la pared quedefinen una región perforada (117), teniendo el tubo de núcleo, además, un primer extremo abierto (146) y unsegundo extremo sustancialmente cerrado (144)

una pluralidad de filamentos huecos (132), teniendo cada filamento una pared que define un lumen interior, unasuperficie exterior, un primer extremo y un segundo extremo; y

una carcasa (110) que tienen una cavidad, una primera tapa extrema (145), una segunda tapa extrema (144), y almenos una lumbrera (148) de efluentes, que está en comunicación con la superficie exterior de los citadosfilamentos huecos (132);

en el que el primer extremo abierto (146) del tubo de núcleo (130) está obturado en la primera tapa extrema (145),extendiéndose la región perforada en el interior de la cavidad central de la carcasa (110), y el citado el primerextremo abierto (146) del tubo de núcleo (130) tiene un accesorio para la conexión a una fuente de alimentación delíquido influente,

y en el que el dispositivo comprende, además, al menos una lumbrera (115) de entrada de gas de limpieza porarrastre, que está en comunicación con las superficies exteriores de los citados filamentos huecos (132)y en el que los primeros extremos de la pluralidad de filamentos huecos (132) están abiertos y obturados en primeratapa extrema (145), y los segundos extremos de la pluralidad de filamentos huecos están abiertos y obturados en lasegunda tapa extrema (144)

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/US2009/051957.

Solicitante: Aptwater, Inc.

Nacionalidad solicitante: Estados Unidos de América.

Dirección: 3329 Vincent Road Pleasant Hill, CA 94523 ESTADOS UNIDOS DE AMERICA.

Inventor/es: BOWMAN,Reid H.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • C02F3/10 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 3/00 Tratamiento biológico del agua, agua residual o de alcantarilla. › Embalajes; Cargas; Rejillas.
  • C02F3/20 C02F 3/00 […] › utilizando difusores.
  • C02F3/28 C02F 3/00 […] › Procedimientos de digestión anaerobios.

PDF original: ES-2384544_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Reactor de biopelícula de membrana de flujo radial.

Los presentes dispositivos, sistemas y métodos se refieren a reactores de biopelícula de membrana (MBfR) mejorados para el tratamiento del agua.

El reactor de biopelícula de membrana (MBfR) fue descrito por Rittmann (Adham et al, Informe de la Fundación de Investigación AWWA p. 156 (2005) : Patente US número 6.387.262) . En un dispositivo MBfR típico, una matriz de membranas de fibras huecas proporciona una superficie de crecimiento para una biopelícula que puede metabolizar contaminantes presentes en una corriente efluente. El gas es introducido en el lumen de las membranas de fibras huecas, en las que se difunde a través de las paredes de la membrana para entrar en contacto con una biomasa que crece en las superficies exteriores de las membranas de fibras huecas. El gas puede servir como un donante de electrones para reducir los contaminantes oxidados. La eficiencia de utilización del gas puede ser casi del 100%, minimizando la liberación de un exceso de gases en la atmósfera, lo cual es deseable puesto que el gas hidrógeno (H2) inflamable se utiliza a menudo como un donante de electrones. La utilización eficiente del gas también disminuye los costos operativos.

El documento EP 10270063 desvela un contactor para la desgasificación de un líquido, incluyendo un núcleo perforado y un tejido de membrana microporosa enrollado alrededor del núcleo. El tejido incluye una fibra hueca de polimetil penteno, como una fibra de trama y un hilo de urdimbre. Una lámina tubular asegura los extremos de la fibra enrollada y un casco encierra la lámina tubular y el tejido. El casco tiene al menos una abertura para permitir el flujo de fluido a través del casco y una tapa extrema.

El documento US 2002/0020666 desvela un aparato para transferir gas a o desde un líquido, que tiene una membrana flexible, un espaciador flexible, un conducto de entrada, un conducto de salida y un sistema de sujeción no rígido. Cuando se utiliza para el tratamiento de aguas residuales, una biopelícula aeróbica se cultiva en posición adyacente a los elementos planos, una biopelícula anóxica se cultiva en posición adyacente a la biopelícula aerobia y las aguas residuales se mantienen en un estado anaeróbico. Un primer reactor para tratar las aguas residuales tiene una sección anaeróbica, una pluralidad de Módulos de membrana de transferencia de gas, y una sección aeróbica. Una biopelícula es cultivada en la superficie de las membranas de transferencia de gas en comunicación de fluido con la sección anaeróbica.

Aunque los dispositivos convencionales de MBfR funcionan bien en un laboratorio o en un entorno de pruebas controlado, el uso de dispositivos de MBfR en el campo es más problemático. Una elevada densidad de empaquetado mejora la eficiencia del MBfR, determinando cuántos contaminantes se pueden eliminar de las aguas efluentes en una determinada cantidad de tiempo en un dispositivo de MBfR de tamaño determinado. Sin embargo, la elevada densidad de empaquetado conduce al ensuciamiento biológico, lo que incrementa los costos operativos al reducir la eficiencia de la operación del MBfR y requiere mantenimiento del MBfR (por ejemplo, el lavado a contracorriente, desmontaje, limpieza, etc.)

Existe la necesidad de dispositivos de MBfR y sistemas que maximicen la densidad de empaquetado y al mismo tiempo reduzcan al mínimo el ensuciamiento.

Los siguientes aspectos y realizaciones que se describen y se ilustran a continuación pretenden ser ejemplares e ilustrativos, no limitativos en el alcance.

En un aspecto, se proporciona un dispositivo de reactor de biopelícula de membrana (MBfR) . El dispositivo comprende un tubo de núcleo central que tiene una pared que define un lumen y una o más perforaciones en la pared que definen una región perforada, teniendo el tubo de núcleo un primer extremo abierto y un segundo extremo sustancialmente cerrado; una pluralidad de filamentos huecos, teniendo cada filamento una pared que define un lumen interior, una superficie exterior, un primer extremo y un segundo extremo; y una carcasa que tiene una cavidad, una primer tapa extrema, una segunda tapa extrema, y al menos una lumbrera de efluentes. El primer extremo abierto del tubo de núcleo está obturado en la primera tapa extrema, extendiéndose la región perforada al interior de la cavidad central de la carcasa, y en el que los extremos primeros de la pluralidad de filamentos huecos están abiertos y obturados en la primera tapa extrema y los extremos segundos de la pluralidad de filamentos huecos están abiertos y obturados en la segunda tapa extrema.

El tubo de núcleo comprende un accesorio adaptable para acoplarse con una fuente del líquido influente, para introducir el líquido influente en el interior del lumen del tubo. En otra realización, una o ambas tapas laterales primera y segunda comprenden un accesorio, para acoplarse con una fuente de gas para introducir un gas en el lumen interior de los filamentos en la pluralidad de filamentos huecos.

En otra realización, el dispositivo incluye, además, una lumbrera de drenaje en comunicación con los lúmenes de la pluralidad de filamentos huecos para drenar los inertes de los lúmenes de la pluralidad de filamentos huecos. En una realización, la lumbrera de drenaje está situada en el dispositivo en el extremo opuesto de donde el gas es introducido en los lúmenes de la pluralidad de filamentos.

En una realización, la primera tapa extrema y la segunda tapa extrema están obturadas en la carcasa.

En otra realización, los filamentos huecos están combinados con una o más fibras de urdimbre, para formar un tejido. En todavía otra realización, el tejido se enrolla en espiral alrededor del tubo de núcleo, formando capas radiales de tejido que se extienden radialmente hacia fuera desde el tubo de núcleo. En todavía otra realización, las capas radiales de tejido están separadas por un material de de intercalado. En una realización adicional, la pluralidad de filamentos huecos es combinada con fibras de urdimbre y separados por un material de intercalado En todavía otra realización, el dispositivo está orientado verticalmente estando la primera tapa extrema por debajo de la segunda tapa extrema, estando adaptada la primera tapa extrema para el ingreso del líquido influente y estando adaptada la segunda tapa extrema para el ingreso del gas.

En todavía otra realización, los filamentos huecos están fabricados de un poliéster, un triacetato de celulosa, un compuesto de polietileno y poliuretano. En realizaciones preferidas, los filamentos huecos están compuestos de polipropileno, cloruro de polivinilo, o politereftalato de etileno.

El dispositivo comprende, además, al menos una lumbrera de entrada de gas de limpieza por arrastre. En realizaciones particulares, al menos una lumbrera de entrada de gas de limpieza por arrastre se encuentra situada en una región inferior de la carcasa. En realizaciones particulares, la al menos una lumbrera de entrada de gas de limpieza por arrastre es una pluralidad de lumbreras de entrada de gas de limpieza por arrastre situadas en una región inferior de la carcasa.

En todavía otro aspecto, se proporcionan un sistema que comprende una pluralidad de los dispositivos que se han descrito, en el que los dispositivos están dispuestos en paralelo o en serie.

En todavía otro aspecto, se proporciona un método para reducir el ensuciamiento de un dispositivo de MBfR por una biomasa. El método consiste en proporcionar un dispositivo que tiene un tubo de núcleo central con una pared que define un lumen y una o más perforaciones en la pared, una pluralidad de filamentos huecos que rodean el tubo de núcleo, teniendo cada filamento una pared que define el lumen interior y una superficie exterior, y una carcasa que aloja el tubo de núcleo central y la pluralidad de filamentos huecos, introducir un influente líquido en el tubo de núcleo central, introducir un gas en los lúmenes interiores de la pluralidad de filamentos huecos, soportando el citado gas el crecimiento de la biomasa en las superficies exteriores de los filamentos huecos, permitir que el líquido influente fluya a través de las citadas una o más perforaciones para entrar en contacto con la biomasa en las superficies exteriores de los filamentos, definiendo el citado flujo de líquido influente un trayecto de flujo radial en el dispositivo, y recoger las aguas efluentes en una o más lumbreras de efluentes dispuestas en la citada carcasa, en el que el trayecto del flujo radial del líquido influente... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un dispositivo (100) de reactor de biopelícula de membrana (MBfR) que comprende:

un tubo de núcleo central (130) que tiene una pared que define un lumen y una o más perforaciones en la pared que definen una región perforada (117) , teniendo el tubo de núcleo, además, un primer extremo abierto (146) y un segundo extremo sustancialmente cerrado (144)

una pluralidad de filamentos huecos (132) , teniendo cada filamento una pared que define un lumen interior, una superficie exterior, un primer extremo y un segundo extremo; y una carcasa (110) que tienen una cavidad, una primera tapa extrema (145) , una segunda tapa extrema (144) , y al menos una lumbrera (148) de efluentes, que está en comunicación con la superficie exterior de los citados filamentos huecos (132) ;

en el que el primer extremo abierto (146) del tubo de núcleo (130) está obturado en la primera tapa extrema (145) , extendiéndose la región perforada en el interior de la cavidad central de la carcasa (110) , y el citado el primer extremo abierto (146) del tubo de núcleo (130) tiene un accesorio para la conexión a una fuente de alimentación de líquido influente, y en el que el dispositivo comprende, además, al menos una lumbrera (115) de entrada de gas de limpieza por arrastre, que está en comunicación con las superficies exteriores de los citados filamentos huecos (132)

y en el que los primeros extremos de la pluralidad de filamentos huecos (132) están abiertos y obturados en primera tapa extrema (145) , y los segundos extremos de la pluralidad de filamentos huecos están abiertos y obturados en la segunda tapa extrema (144)

2. El dispositivo de la reivindicación 1, en el que una de entre la citada primera tapa (145) y la citada segunda tapa extrema (144) incluye un accesorio para la conexión a una fuente de alimentación de gas.

3. El dispositivo de la reivindicación 2, que tiene, además, una lumbrera (114) de drenaje en la carcasa, para comunicación con los lúmenes de la pluralidad de filamentos huecos (132) .

4. El dispositivo de la reivindicación 3, en el que la lumbrera (114) de drenaje está situada en un extremo de la carcasa (110) opuesto al accesorio para la conexión a una fuente de alimentación de gas.

5. El dispositivo de cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la primera tapa extrema (145) y la segunda tapa extrema (144) están obturadas en la carcasa.

6. El dispositivo de cualquiera de las reivindicaciones 1 -4, en el que los filamentos huecos están combinados con una fibra de urdimbre para formar un tejido.

7. El dispositivo de la reivindicación 6, en el que los filamentos huecos (132) están separados por un material de intercalado (180) .

8. El dispositivo de la reivindicación 7, orientado verticalmente, estando la primera tapa extrema (145) por debajo de la segunda tapa extrema (144) , estando adaptada la primera tapa extrema para el ingreso del líquido influente y estando adaptada la segunda tapa extrema para el ingreso del gas.

9. El dispositivo de la reivindicación 1, en el que los filamentos huecos están fabricados de un material seleccionado de entre politereftalato de trimetileno, polipropileno y policloruro de vinilo.

10. El dispositivo de la reivindicación 1, en el que al menos una lumbrera (115) de entrada de gas de limpieza por arrastre se encuentra en una región inferior de la carcasa (110) o se encuentra localizada en la lumbrera de influente.

11. El dispositivo de la reivindicación 10, que comprende una pluralidad de lumbreras (115) de entrada de gas de limpieza por arrastre situadas en una región inferior de la carcasa.

12. Un sistema que comprende una pluralidad de dispositivos de cualquiera de las reivindicaciones 1 -11, estando dispuestos los citados dispositivos en paralelo o en serie.

13. Un método para reducir el ensuciamiento de un dispositivo (100) de biopelícula de membrana por una biomasa, que comprende:

proporcionar un dispositivo que tiene un tubo de núcleo central (130) con una pared que define un lumen y una o más perforaciones en la pared, una pluralidad de filamentos huecos (132) rodeando al tubo de núcleo (130) , teniendo cada filamento una pared que define un lumen interior y una superficie exterior, y una carcasa (110) que aloja el tubo de núcleo central (130) y la pluralidad de filamentos huecos (132) , introducir un líquido influente en el tubo de núcleo central (130) , introducir un gas en los lúmenes interiores de la pluralidad de filamentos huecos (132) , soportando el citado gas el crecimiento de una biomasa en las superficies exteriores de los filamentos huecos, permitir que el líquido influente fluya a través de las citadas una o más perforaciones para entrar en contacto con la 5 biomasa en las superficies exteriores de los filamentos (132) , definiendo el citado flujo de líquido influente un trayecto de flujo radial en el dispositivo, recoger las aguas residuales en una o más lumbreras (148) de aguas efluentes dispuestas en la citada carcasa, en el que el trayecto de flujo radial del líquido influente reduce el ensuciamiento del dispositivo por la biomasa.

14. El método de la reivindicación 13, que comprende, además, recircular una primera porción del efluente a 10 través del dispositivo.

15. El método de la reivindicación 13, en el que la citada introducción de un líquido comprende introducir líquido efluente en el interior del tubo de núcleo central (130) en un primer extremo del dispositivo, y la citada introducción de un gas comprende introducir gas en un segundo extremo del dispositivo.

16. El método de la reivindicación 13, que comprende, además, introducir un gas de limpieza por arrastre en el 15 tubo de núcleo (130) del dispositivo o en el interior de una región inferior de la carcasa (110) .

17. El método de la reivindicación 14 o 16, que comprende, además, lavar a contracorriente por medio de la introducción de un líquido en una o más lumbreras (148) de efluente para realizar un ciclo periódico de lavado a contracorriente.


 

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