Sistema de flotación de partículas, flóculos y fangos aplicado al pretramitamiento de aguas para procesos por ósmosis inversa.

El sistema incluye en principio celdas, cada una de las cuales está llena de agua sucia con elementos contaminantes a separar, tales como partículas, flóculos y fangos que llega por un conducto de entrada.

Se caracteriza porque separa el agua de los elementos contaminantes que no flotan mediante unas membranas sumergidas dentro de cada celda, de manera que para ello se crea un flujo de agua hacia el interior de las membranas y del interior de las mismas al exterior de la celda a través de un conducto para recoger el agua limpia de esos elementos contaminantes.

Incluye además unos característicos medios para la limpieza y lavado de las membranas que facilitan la ascensión y flotación de los elementos contaminantes para ser recogidos después.

Sistema de flotación de partículas, flóculos y fangos aplicado al pretratamiento de aguas para procesos de ósmosis inversa.

Objeto de la invención

La presente invención, según se expresa en el enunciado de esta memoria descriptiva, se refiere a un sistema de flotación de partículas, flóculos y fangos aplicado al pretratamiento de aguas para procesos por ósmosis inversa destinado a separar las partículas, flóculos y fangos mediante un efecto combinado de presurización de aire y membranas de micro y ultrafiltración.

Así pues, el objetivo de la invención es conseguir una efectiva y práctica separación de las partículas, flóculos y fangos sin interrumpir ni detener el proceso.

Antecedentes de la invención

En algunas ocasiones se utiliza como sistema de separación el sistema de flotación mediante aire presurizado para hacer flotar partículas, flóculos o fangos que proceden de un tratamiento de coagulación-floculación o que ya están incorporados en el agua bruta a tratar, preferentemente procedentes de un proceso de coagulación-floculación.

El sistema tradicional, como en el descrito en la patente nº WO 9315021, consta de unas celdas donde existe una distribución del agua con los flóculos y un sistema de boquillas de distribución de aire presurizado, de manera que éste entra en la celda en forma de finas burbujas. Las mencionadas burbujas de aire se adhieren a los flóculos o partículas, confiriendo a éstas una densidad menor que la del agua (de mar o salobre) obteniéndose un movimiento ascensional de los flóculos o partículas, llevándolas hasta una zona superior de las celdas, donde son posteriormente evacuados a una cámara de recogida de las partículas, flóculos o fangos flotados.

En algunos casos se coloca en la parte inferior de la correspondiente celda, y por debajo de la distribución del agua con partículas, flóculos y fangos y de la red de distribución de aire presurizado, un lecho de material filtrante de diversas clases: arena, antracita, arcilla, granate, etc., que actúa como filtro mecánico. Como es muy difícil que exista una uniformidad de tamaño de los elementos contaminantes a separar (partículas, flóculos y fangos), algunos de ellos en lugar de flotar con el aire descienden hacia el fondo de la celda y se depositan en el medio filtrante.

El agua es obligada a pasar por el lecho filtrante produciéndose la separación de los elementos contaminantes. Cuando el medio filtrante llega a una pérdida de carga preestablecida, se produce el lavado de dicho medio mediante agua, aire, o una combinación simultánea de aire y agua.

Para ello es preciso parar el proceso de separación de los elementos contaminantes y vaciar todo el dispositivo con la correspondiente pérdida de agua filtrada y por tanto disminución de la conversión del sistema de separación. Esta limpieza se realiza cada 8 a 24 horas y los ciclos de lavado suelen durar de una a dos horas aproximadamente. Además cuando se realiza el lavado a contracorriente en estos filtros granulares, el agua y aire de lavado atraviesan el lecho filtrante expandiéndolo y obligando a una fricción entre los granos del medio filtrante, por lo que el sistema de filtrado pierde características.

Descripción de la invención

Consiste en un sistema de flotación con distribución de agua con partículas, flóculos y fangos constitutivos de los elementos contaminantes, procedentes de un proceso de coagulación (floculación de agua a tratar mediante boquillas cónicas).

El sistema incorpora una red de aire presurizado y unas boquillas de material poroso para que creando microburbujas de tamaño controlado que son las encargadas de incorporarse a los elementos contaminantes, para producir así la diferencia de densidades suficientes y ascender a la superficie libre del flotador.

En la parte inferior de la celda donde se encuentra el contenido del agua con los elementos contaminantes y por debajo de la red de distribución de aire, el dispositivo objeto de la patente lleva montados unos bastidores de membranas planas, de fibra hueca o cartuchos de microfiltración o ultrafiltración. Estos bastidores de membranas tienen como misión separar los elementos contaminantes que por ser más densos que el agua, no flotan y entonces sedimentan. La corriente de agua que se produce por efecto del flujo de filtración de las membranas hace que los elementos contaminantes queden retenidos en la superficie de las citadas membranas.

Estas pueden trabajar aprovechando la gravedad o bien por succión, eligiendo cada una de estas técnicas según convenga. Cuando las membranas llegan a un valor determinado de pérdida de carga, se produce entonces un lavado con agua a contracorriente (desde dentro hacia fuera de cada módulo o cartucho de membrana) de las mismas durante algunos segundos. Al mismo tiempo y mediante una red de aire montada en la parte inferior del bastidor de membranas, produce un barrido con aire mediante burbuja gruesa de la superficie de las membranas, para ayudar a desprender los elementos contaminantes adheridos a dicha superficie de las membranas. La introducción de burbuja gruesa que asciende hacia la superficie libre de la correspondiente celda de flotación ayuda a desplazar la torta de elementos contaminantes formada en dicha superficie libre del líquido evacuándola hacia una arqueta de recogida de fangos.

Este aparato de la invención, como no es necesario vaciar la celda de flotación, se tiene la ventaja de que no se pierde prácticamente agua y por tanto la conversión del flotador es más alta que en un flotador convencional.

En este sistema de la invención los tiempos de lavado programados serán cada 3 0 ó 60 minutos durante 20 ó 40 segundos.

Así pues las características de la invención que nos ocupa son las siguientes:

- Un sistema de flotación que separa el agua de los elementos contaminantes que no flotan mediante membranas sumergidas en el fondo de la celda correspondiente y que trabajan por succión o gravedad.

- El aire inyectado inferiormente por debajo de las membranas para la limpieza de las mismas ayuda a evacuar los elementos contaminantes flotados hasta la arqueta o canal de recogida diseñado a tal efecto.

- Permite una alta concentración de los elementos contaminantes en el seno del agua contenida en la celda respectiva, debido a que los elementos contaminantes que se desprenden de la superficie de las membranas durante los retrolavados se mantienen en su interior.

- Otra característica es que al acumular los elementos contaminantes desprendidos de las membranas durante los retrolavados, se permite que tales elementos contaminantes sean más uniformes de tamaño facilitando su flotación.

- La alta concentración de los elementos contaminantes que se puede mantener dentro del aparato beneficia la absorción de materias coloidales separándolas mucho mejor del agua.

- Por último cabe señalar que la alta concentración de los elementos contaminantes que es posible mantener dentro de cada celda, permite obtener una mejor calidad del agua.

A continuación para facilitar una mejor comprensión de esta memoria descriptiva y formando parte integrante de la misma se acompañan unas figuras en las que con carácter ilustrativo y no limitativo se ha representado el objeto de la invención.

Breve descripción de los dibujos

Figura 1.- Muestra una vista frontal de una celda o carcasa que forma parte del sistema de flotación de partículas, flóculos y fangos aplicado al pretratamiento de aguas para procesos por ósmosis inversa, objeto de la invención.

Figuras 2 y 3.- Muestran unas vistas esquemáticas del funcionamiento de un característico grupo de membranas sumergidas en el seno del agua contenida en la celda.

Descripción de la forma de realización preferida

Considerando la numeración adoptada en las figuras, el sistema de flotación de partículas, flóculos y fangos está asociado a unas celdas, cada una de las cuales está limitada por una carcasa 14, a cuyo interior llega el agua sucia con los elementos contaminantes, tales como partículas, flóculos y fangos, entrando por una tubería la una cámara superior de separación 11 a través de una boca cónica terminal 9 que apunta hacia arriba.

Esa boca cónica 9 se encarga de distribuir la mezcla de agua sucia en el interior de la celda respectiva.

Por debajo de la boca cónica 9 existe una tubería de entrada de aire y...

1. Sistema de flotación de partículas, flóculos y fangos aplicado al pretratamiento de aguas para procesos por ósmosis inversa, que incluyendo al menos una celda llena de agua sucia con elementos contaminantes, tales como partículas, flóculos y fangos que llegan por un conducto de entrada, se caracteriza porque separa el agua de los elementos contaminantes que no flotan mediante unas membranas (12, 12', 12'') sumergidas dentro de cada celda, de manera que para ello se crea un flujo de agua hacia el interior de las membranas y del interior de las mismas al exterior de la celda a través de una conducción (5) para recoger el agua sin esos elementos contaminantes.

2. Sistema de flotación de partículas, flóculos y fangos aplicado al pretratamiento de aguas para procesos por ósmosis inversa, según la reivindicación 1,5 caracterizado porque incluye medios de limpieza de las membranas sumergidas determinados por una entrada de aire (6) en el interior de la celda ubicada por debajo de las membranas, entrada de aire que genera burbujas de aire que además ayudan a la ascensión y flotación de los elementos contaminantes hasta la parte superior de la celda para evacuar los mismos a través de un canal de recogida (7).

3. Sistema de flotación de partículas, flóculos y fangos aplicado al pretratamiento de aguas para procesos por ósmosis inversa, según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque incluye un proceso de retrolavado de las membranas (12, 12, 12'') que consiste en hacer pasar una corriente de agua filtrada proveniente del exterior de la celda, a través de las membranas desde el interior de las mismas hacia el exterior, desprendiéndose así los elementos contaminantes adheridos a las caras exteriores de dichas membranas, permitiéndose así una alta concentración de los elementos contaminantes en el seno del agua de la celda, consiguiendo que sean más uniformes de tamaño facilitando su flotación, y beneficiando la absorción de materias coloidales separándolas mucho mejor del agua.

4. Sistema de flotación de partículas flóculos y fangos aplicado al pretratamiento de aguas para procesos por ósmosis inversa, según las reivindicaciones 2 y 3, caracterizado porque la entrada de aire inferior y el proceso de retrolavado para la limpieza de las membranas se realiza simultáneamente, al menos durante un espacio de tiempo común.

5. Sistema de flotación de partículas, flóculos fangos aplicado al pretratamiento de aguas para procesos por ósmosis inversa, según una cualquiera de las, reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el flujo de agua desde el exterior al interior de las membranas (12, 12', 12'') para separar el agua de los elementos contaminantes se realiza mediante succión.

6. Sistema de flotación de partículas, flóculos y fangos aplicado al pretratamiento de aguas para procesos por ósmosis inversa, según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la membranas (12, 12', 12'') están soportadas mediante un bastidor cuya parte superior conecta con el conducto (5) que alcanza el exterior de la celda.