Filtro de pretratamiento y acondicionamiento de agua del tipo de lecho granular cerrado a presión con medios de lavado a contracorriente.

La presente invención se refiere a un filtro del tipo de lecho granular cerrado a presión, como los comúnmente empleados en el pre-tratamiento de agua dentro de procesos de potabilización, desalación, tratamiento de aguas residuales y tratamiento de reutilización o regeneración de aguas residuales, al que se han incorporado unos medios de inyección de aire comprimido a la misma presión de funcionamiento del filtro durante el ciclo de servicio o filtrado del mismo, así como unos medios de extracción-evacuación simultánea de dicho aire inyectado, por la parte superior del filtro al exterior. El aire inyectado al interior del filtro atraviesa el lecho granular, rompiendo y levantando las capas más próximas a la superficie, dejando canales de paso en el lecho que favorecen y potencian la penetración de las partículas de menor tamaño en capas inferiores. Constituye otro objeto de la presente invención un proceso de pre-tratamiento y acondicionamiento de agua mediante filtración a presión con la unidad de filtro aquí descrita, así como la planta de pre-tratamiento y acondicionamiento de agua bruta que incorpora dicho filtro.

Filtro de pretratamiento y acondicionamiento de agua del tipo de lecho granular cerrado a presión con medios de lavado a contracorriente.

Sector de la técnica

La presente invención pertenece al campo del tratamiento de agua, ya sea en procesos de potabilización de agua dulce, tratamiento de aguas residuales, tratamiento de reutilización o de regeneración de aguas residuales, y desalación de agua salobre o marina, especialmente en plantas desaladoras de ósmosis inversa, y más concretamente se relaciona con la etapa de pre-tratamiento y acondicionamiento a la que se somete dicha fuente de agua antes de proceder a su desalación, desinfección y/o potabilización. Entre la gran variedad de sistemas de pre-tratamiento conocidos, la invención es aplicable a todos los dispositivos de filtración a presión sobre lechos granulares, tales como arena, grava, antracita, carbón activo, granate, roca porosa, piedra pómez, basalto... o cualquier combinación de los mismos, independientemente de la presión de diseño o trabajo (funcionamiento) del dispositivo.

Estado de la técnica

El agua bruta a tratar en procesos de potabilización, tratamiento de aguas residuales, tratamiento de reutilización o regeneración de aguas residuales y desalación debe cumplir con una serie de requisitos de calidad antes de su entrada en la planta de tratamiento, entre otras razones para evitar obstrucciones y reducir el número de lavados. Con objeto de cumplir los estándares de calidad requeridos, generalmente se incluye una o varias etapas de pre-tratamiento en dichos procesos.

Entre los sistemas de pre-tratamiento conocidos (coagulación/floculación, decantación, filtración, flotación, adición de diferentes reactivos para ajuste de pH, desinfección...), el más generalizado por su sencillez, reducidos costes de inversión y explotación es la filtración a través de lechos granulares en filtros cerrados a presión. Estos filtros tienen por objeto eliminar la mayor parte de los sólidos decantables y en suspensión contenidos en el agua dulce, de mar o salobre y en aguas residuales desde la fuente de captación. La filtración sobre lechos granulares es una técnica conocida y muy implantada especialmente en las plantas de tratamiento convencionales de agua potable (aguas de río, embalses, lagunas, acuíferos de agua dulce, etc.), por lo que puede encontrarse una extensa bibliografía al respecto, entre la que se puede citar de manera destacada: "Ingeniería de aguas residuales. Tratamiento, vertido y reutilización", Metcalf&Eddy, Tercera Edición (1998), Ed. McGraw-Hill (capítulos 6.8 y 11.3); y "Manual Técnico del Agua", Degrémot, Cuarta Edición (1979), Ed. Grafo, S.A. (capítulos 3 y 4).

En la actualidad se utilizan baterías de filtros en una o dos etapas en serie para realizar esta función. El funcionamiento de los filtros se basa en la retención progresiva de los mencionados sólidos sobre la capa de arena filtrante. Una vez que el filtro se colmata y pierde por tanto su capacidad de seguir filtrando es necesario sacarlo de la línea de producción (es decir, finaliza su ciclo de servicio) y lavarlo en contracorriente para retirar la materia retenida en el mismo; normalmente se lava con agua de mar bruta o con la salmuera producida en los bastidores de ósmosis y/o soplado de aire a presión atmosférica. Una vez lavado el filtro, se pone de nuevo en servicio para realizar un nuevo ciclo de filtrado.

Una clara desventaja de este proceso es que la mayor parte de los sólidos retenidos en los filtros se localizan en los primeros centímetros del lecho de arena, lo que supone una infrautilización de la capacidad filtrante del volumen total del lecho y, como consecuencia, una rápida colmatación lo que se traduce en cortos periodos de servicio o altas frecuencias de lavado, mayor consumo de agua de contralavado y de desplazamiento, agua que hay que bombear con el consiguiente gasto energético. Otro inconveniente del proceso convencional es la necesidad de disponer de mayor superficie filtrante para prever la elevadas frecuencias de lavado y, por tanto, un número mayor de unidades de filtros y todos sus elementos auxiliares, en definitiva un mayor coste de inversión de las plantas desaladoras.

A la vista de estos inconvenientes, uno de los objetivos fundamentales de la presente invención consiste en incorporar un sistema de inyección y evacuación de aire comprimido a los filtros actuales de lecho granular a presión con el fin de incrementar significativamente su capacidad de filtración, medida como kilogramos de materia retenida del agua a filtrar por kilogramo de material de lecho filtrante, y como consecuencia la reducción del número de unidades de filtración necesarias para conseguir el mismo fin.

Descripción de la invención

La presente invención se refiere a una unidad de filtro del tipo de lecho granular cerrado a presión, como los comúnmente empleados en el pre-tratamiento y acondicionamiento de agua de procesos de desalación de agua marina o salobre, potabilización de agua dulce, tratamiento de aguas residuales y tratamiento de reutilización o regeneración de aguas residuales, al que se han incorporado unos medios de inyección de aire comprimido a la misma presión de funcionamiento del filtro durante el ciclo de servicio o filtrado del mismo, así como unos medios de extracción-evacuación simultánea de dicho aire inyectado por la parte superior del filtro al exterior. Como agua dulce, salobre o marina, tal cual se citan en la presente invención, se entiende aquella que presenta un contenido en sales menor del 0,05%, entre 0,05% y 3%, y entre 3% y 5%, respectivamente.

La inyección de aire comprimido al interior del filtro, que puede ser continua o pulsante, se realiza en la parte inferior de una placa sobre la que se sostiene el lecho granular filtrante y que separa dicho lecho y la cámara superior donde éste se aloja de un falso fondo (cámara inferior), de forma similar a la inyección de aire de soplado atmosférico en la fase de lavado cuando el filtro está fuera de servicio. La placa está provista de al menos una boquilla o crepina que permite la distribución de agua y de aire, como las que posibilitan el lavado a contracorriente en este tipo de filtros a presión con falso fondo.

Al ser el filtro un sistema cerrado a presión, es necesario evacuar de su interior el aire inyectado en el falso fondo, y que se acumula en la cámara superior tras atravesar el lecho granular, para conseguir la continuidad del funcionamiento de la fase de filtración. La extracción del aire comprimido de la cámara superior se realiza mediante unos medios de evacuación, conectados a la carcasa, que comprenden al menos un medio de aeración ubicado en la parte más alta de dicha carcasa; dicho medio de aeración puede ser preferiblemente una ventosa, y más preferentemente una ventosa trifuncional.

Entre las principales ventajas derivadas de la incorporación de ambos medios a un filtro de lecho granular a presión cabe destacar el incremento significativo en su capacidad de filtración, y como consecuencia la reducción del número de unidades de filtrado en las instalaciones de pre-tratamiento de agua para conseguir el mismo rendimiento que un sistema constituido por un mayor número de filtros sin los dos dispositivos objeto de la presente invención.

La invención también se refiere a una instalación de pre-tratamiento y acondicionamiento de agua que comprende al menos un filtro como el descrito anteriormente, así como específicamente a una planta desaladora, más preferiblemente de ósmosis inversa, que comprende dicha instalación de pre-tratamiento que incorpora uno o varios filtros con el dispositivo de inyección-evacuación de aire comprimido. Asimismo, la invención divulga el uso de dicho filtro para el pretratamiento y acondicionamiento de agua en procesos de potabilización de agua dulce, desalación de agua marina o salobre, tratamiento de aguas residuales y tratamiento de reutilización o regeneración de aguas residuales, y más específicamente se refiere al uso de dicha instalación de pre-tratamiento de agua salobre o marina en una planta de desalación de ósmosis inversa.

Otro objeto de la presente invención consiste en un procedimiento de pre-tratamiento y acondicionamiento de agua mediante la unidad de filtro antes descrita, que comprende al menos inyectar aire comprimido en el interior del filtro a la presión de funcionamiento del mismo, y evacuar simultáneamente dicho aire al exterior durante el funcionamiento del filtro, es decir, durante...

1. Filtro de pretratamiento y acondicionamiento de agua del tipo de lecho granular cerrado a presión con medios de lavado a contracorriente, que comprende al menos: