Módulo de fibra hueca para sistemas de separación de fangos.

Módulo de fibra hueca para sistemas de separación de fangos, que incluyendo membranas de fibra huecaque filtran el agua enfangada que sale limpia después por un tubo de aspiración,

e incluyendo también medios deaireación de ese agua enfangada, determinado a partir de un cabezal superior (1) que incorpora al menos un tubo deaspiración (2) y una estructura inferior de aireación con perforaciones (11) por donde sale el aire, acoplándose a estaestructura de aireación inferior una sucesión de membranas en forma de "U" (4) dispuestas en planos paralelos,cuyos terminales extremos desembocan en el tubo de aspiración (2), incluyéndose además un mecanismo regulablepara unir el cabezal y la estructura inferior de aireación que además de armar y rigidizar el módulo ayuda a regular latensión de las membranas de fibra hueca (4); incluyéndose también medios de acoplamiento de módulos sucesivos,caracterizado por que el mecanismo regulable es un dispositivo regulador de tensión permanente (21) capacitadopara absorber las variaciones de longitud que sufren las membranas de fibra hueca (4), comprendiendo el dispositivoregulador de tensión (21) unos resortes (22) acoplados alrededor de unas varillas guía (7), de manera que unextremo presiona contra el cabezal (1), mientras que el otro extremo apoya contra las citadas varillas guía (7), y lasvarillas guía alargadas (7) se ajustan por sus tramos extremos en unos orificios enfrentados (10, 10') del cabezal (1)y la estructura de aireación inferior, complementándose dicho mecanismo con unas tuercas (8) de graduación y topemecánico, acopladas dichas tuercas en unos roscados de dichas varillas guía alargadas (7)

Módulo de fibra hueca para sistemas de separación de fangos

Objeto de la invención La presente invención, según se expresa en el enunciado de esta memoria descriptiva, se refiere a un módulo de fibra hueca para sistemas de separación de fangos destinado para instalarse en sistemas de depuración biológicos, como biorreactores o incluso sistemas de cuagulación-floculación, todo ello para conseguir una eficiente separación de los fangos generados en los procesos citados.

Un objetivo de la invención es conseguir la depuración de aguas residuales con un elevado grado de limpieza de las mismas, así como la aplicación de dichos módulos en procesos de pretratamiento del agua ya sea de mar o salobre y se utilicen o no membranas de osmosis inversa o nanofiltración.

Otro objetivo de la invención es conseguir una gran superficie de filtración sin aumentar el volumen del conjunto del módulo.

Antecedentes de la invención En la actualidad existen módulos de fibras huecas aplicados en sistemas de depuración de aguas residuales, como por ejemplo los biorreactores de membranas. Estos módulos constan de fibras huecas colocadas y sujetadas por los extremos por dos tapas.

Los módulos están inmersos normalmente de forma directa dentro del agua con fango agitado por aire y mediante una bomba de succión se extrae el agua clarificada, que pasa a través del interior de las fibras quedando separados los fangos por la barra física que ofrece la pared de la membrana de fibra hueca.

Sin embargo, en algunos casos dependiendo del tipo de fango a separar, la geometría del módulo y sobre todo la disposición de las fibras huecas en su interior, hace que el fango se acumule en los extremos de las fibras huecas disminuyendo por tanto la superficie activa de filtración.

Por otro lado, el aire que agita la mezcla de agua y fango se utiliza además para evitar la deposición de fangos en la superficie de la membrana de fibra hueca por un efecto de barrido.

Sin embargo, dependiendo de la cantidad y disposición de las fibras huecas en el módulo, las que están situadas en las zonas interiores del mismo, no son barridas ni agitadas por el aire introducido a tal efecto. Ello hace que las membranas de fibras huecas se obstruyan prematuramente disminuyendo el flujo de agua filtrada de forma prematura.

El documento WO 2004/054692 A describe un módulo de membrana de fibra hueca que comprende, además de las membranas de fibra hueca, unos difusores de aire a través de los que se introducen burbujas (burbujas de oxígeno o de aire) en orden a limpiar las membranas en reactores de tratamiento biológico en orden a obtener una buena eficiencia de permeación de las membranas durante un periodo de tiempo prolongado.

El documento US 5.248.424 A describe un módulo de membrana caracterizado por que este está encerrado en un bastidor. Este módulo mantiene un flujo constante de substrato a través de las membranas.

El documento WO 02/094421 A describe un aparato para la filtración de líquidos caracterizado por que este comprende una agrupación de membranas de fibra hueca dispuestas entre un cabezal superior y un cabezal inferior. Adicionalmente, este comprende un bastidor para soportar los diferentes elementos del aparato y unas uniones no permanentes entre los cabezales y el bastidor.

Descripción de la invención 55 Con el fin de alcanzar los objetivos y evitar los inconvenientes mencionados en los apartados anteriores, la invención propone un módulo de fibra hueca para sistemas de separación de fangos diseñado para la separación de fangos de tratamientos biológicos y tratamientos físico-químicos según la reivindicación 1.

Este comprende un cabezal superior de recogida da agua tratada con tapa y tubo de aspiración de agua filtrada, donde además están encapsulados los terminales de unas membranas de fibra mediante un adhesivo u otros medios adecuados.

Otra característica es que las membranas de fibra hueca comprenden una estructura en forma de “U” por cuya parte 65 inferior abrazan al respectivo tubo de distribución de aire, mientras que los extremos libres están encapsulados en el tubo de aspiración ubicado en el cabezal superior, tal y como se ha referido anteriormente.

Otra característica es que las fibras pasan por unas ranuras que permiten su centraje, quedando separado cada haz de fibras por la distancia entre ranuras, de manera que existen ensamblados varios bucles de fibras en paralelo a lo largo de la longitud del respectivo tubo de distribución de aire que es el elemento que incorpora las ranuras.

Otra característica es que el cabezal de recogida de agua incorpora medios de guiado para interconectar módulos en serie.

Otra particularidad es que el tubo ranurado de aire incorpora otros medios para interconectar tubos de aire sucesivos por sus extremos de varios módulos con una total estanqueidad para evitar fugas de aire.

Otras características es que existen también unos tapones ciegos con pestañas que tienen la función de cerrar los extremos de un módulo o grupo de ellos, tapones que se enchufan en orificios de los cabezales y tubos de aire.

A su vez, las pestañas de los tapones ciegos sirven para fijar un módulo o grupo de ellos con unas guías de fijación 15 extremas.

Otra característica es que el ensamblado en serie de módulos sucesivos se realiza mediante varillas roscadas que se introducen en unos orificios alargados de los cabezales en dirección longitudinal.

Para armar cada módulo uniendo el cabezal superior con la estructura de tubo inferior de aire se emplea un mecanismo regulable que sirve para establecer en principio la tensión de las fibras huecas.

También son características unas perforaciones ubicadas en las paredes del respectivo tubo de aire para garantizar el desprendimiento de la suciedad y por tanto la limpieza de las fibras huecas.

Considerando otra realización más ventajosa de la invención se caracteriza porque incorpora al menos dos tubos ranurados inferiores de diámetros diferentes que permiten disponer grupos de haces de fibras o membranas concéntricamente en un mismo plano, aumentándose así considerablemente la superficie de filtración sin aumentar en cambio el volumen del conjunto del módulo.

Así pues, los diversos tubos ranurados se dispondrán en alineaciones paralelas y fijados por sus extremos a unos soportes laterales comunes, de manera que cada grupo de membranas coplanarias estarán dispuestas en ranuras de los varios tubos, cuyos ejes imaginarios estarán dispuestos en planos perpendiculares a los planos donde están contenidas las membranas con disposición concéntrica.

La característica de la invención es que se ha previsto un dispositivo tensor permanente de las membranas para compensar la disminución de la longitud de tales membranas de fibra hueca cuando están sumergidas.

Por otro lado, cabe señalar que las ventajas de la invención que nos ocupa con respecto a los módulos de fibra hueca existentes en el mercado son esencialmente las siguientes:

-Se dispone de mayor superficie filtrante con la consecuente reducción de superficie ocupada. -Se obtiene una mejor distribución de las membranas de fibra hueca, aportando por su geometría una mejor distribución del flujo de filtrado de agua.

-Al disponer de un sistema de muelles (dispositivo tensor) de compensación de variación de longitud de las membranas de fibra hueca, se permite así minorizar el esfuerzo longitudinal al que pueden estar sometidas dichas membranas.

Otras ventajas de la nueva invención son las siguientes:

-Las burbujas de aire procedentes de la aireación externa a los módulos utilizadas en los sistemas biológicos de depuración de agua residuales llegan con mucha más facilidad a la superficie externa de las fibras huecas, produciéndose un mejor arrastre mecánico de la suciedad que se deposita en dicha superficie.

- La red de distribución de aire alojada en la parte inferior del propio módulo produce un mejor arrastre de la

suciedad durante los períodos de retrolavado de las fibras como consecuencia de la distribución geométrica de las fibras huecas. Es decir, cuando un caudal de agua limpia se introduce por el tubo de aspiración hacia el interior de la fibra hueca obligando al agua de lavado a salir por la cara de filtración desprendiendo las sustancias atascantes. -El sistema de ensamblado de varios módulos en serie permite obtener la superficie adecuada de membrana de fibra hueca con una disposición geométrica que mantiene separadas las fibras huecas trabajando éstas uniformemente sin caminos preferenciales durante el ciclo de filtración que se realiza... [Seguir leyendo]

1. Módulo de fibra hueca para sistemas de separación de fangos, que incluyendo membranas de fibra hueca que filtran el agua enfangada que sale limpia después por un tubo de aspiración, e incluyendo también medios de 5 aireación de ese agua enfangada, determinado a partir de un cabezal superior (1) que incorpora al menos un tubo de aspiración (2) y una estructura inferior de aireación con perforaciones (11) por donde sale el aire, acoplándose a esta estructura de aireación inferior una sucesión de membranas en forma de “U” (4) dispuestas en planos paralelos, cuyos terminales extremos desembocan en el tubo de aspiración (2) , incluyéndose además un mecanismo regulable para unir el cabezal y la estructura inferior de aireación que además de armar y rigidizar el módulo ayuda a regular la tensión de las membranas de fibra hueca (4) ; incluyéndose también medios de acoplamiento de módulos sucesivos, caracterizado por que el mecanismo regulable es un dispositivo regulador de tensión permanente (21) capacitado para absorber las variaciones de longitud que sufren las membranas de fibra hueca (4) , comprendiendo el dispositivo regulador de tensión (21) unos resortes (22) acoplados alrededor de unas varillas guía (7) , de manera que un extremo presiona contra el cabezal (1) , mientras que el otro extremo apoya contra las citadas varillas guía (7) , y las varillas guía alargadas (7) se ajustan por sus tramos extremos en unos orificios enfrentados (10, 10’) del cabezal (1) y la estructura de aireación inferior, complementándose dicho mecanismo con unas tuercas (8) de graduación y tope mecánico, acopladas dichas tuercas en unos roscados de dichas varillas guía alargadas (7)

2. Módulo de fibra hueca para sistemas de separación de fangos, según la reivindicación 1, caracterizado por que la estructura inferior de aireación incorpora una sucesión de ranuras paralelas (5) donde se ajustan y encajan las membranas de fibra hueca (4) por su parte inferior abrazando parcialmente a esa estructura inferior de aireación.

3. Módulo de fibra hueca para sistemas de separación de fangos, según una cualquiera de las reivindicaciones

anteriores, caracterizado por que las perforaciones (11) de la estructura inferior de aireación presentan una 25 configuración cónica.

4. Módulo de fibra hueca para sistemas de separación de fangos, según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que los medios de acoplamiento de módulos sucesivos comprenden:

- unos orificios longitudinales (20) a todo lo largo de los cabezales (1) por donde se introducen varillas roscadas (19) ; -unos cortos orificios extremos (12) complementados con unos interconectores (13, 13’) ; -unos interconectores tubulares (15, 15’) que se enchufan en otros huecos (14) de la estructura inferior de aireación con interposición de unas juntas tóricas de estanqueidad (16) .

5. Módulo de fibra hueca para sistemas de separación de fangos, según la reivindicación 4, caracterizado por que incluye tapones ciegos (17’ y 18’) con unas pestañas salientes (24) como medios de acoplamiento de un grupo de módulos en unos soportes guía laterales (25) , encajándose las pestañas (24) en los soportes guía (25) mientras que una porción de los tapones (17’ y 18’) se encajan en otros huecos (12 y 14) del cabezal (1) y estructura inferior de aireación, respectivamente.

6. Módulo de fibra hueca para sistemas de separación de fangos, según una cualquiera de las reivindicaciones 2 a 5, caracterizado por que la estructura de aireación inferior incorpora un solo tubo de aireación (6) con una sucesión de ranuras paralelas (5) donde se ajustan y encajan las membranas de fibra hueca (4) por su parte más baja.

7. Módulo de fibra hueca para sistemas de separación de fangos, según la reivindicación 6, caracterizado por que los orificios enfrentados (10 y 10’) donde se ajustan las varillas guía alargadas (7) están ubicados dichos orificios en unas orejetas (9’) que forman parte del cabezal (1) y estructura inferior de aireación.

8. Módulo de fibra hueca para sistemas de separación de fangos, según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado por que las membranas de fibra hueca (4) se disponen en agrupaciones de varias membranas (4) en un mismo plano con una disposición concéntrica; todo ello en orden a obtener una mayor superficie de filtración sin aumentar el espacio del conjunto del módulo.

9. Módulo de fibra hueca para sistemas de separación de fangos, según la reivindicación 8, caracterizado por que la estructura inferior incorpora varios tubos paralelos (6) con ranuras (5) donde se acoplan las partes bajas de las membranas en forma de “U” (4) .

10. Módulo de fibra hueca para sistemas de separación de fangos, según la reivindicación 9, caracterizado por que los tubos paralelos ranurados (6) presentan diferentes secciones para permitir el acoplamiento concéntrico de las varias membranas en cada grupo de ranuras (5) de los tubos (6) , dispuesto cada grupo de ranuras (5) en un mismo plano donde se encuentra cada grupo de membranas (4) .

11. Módulo de fibra hueca para sistemas de separación de fangos, según la reivindicación 1, caracterizado por

que los resortes (22) se encuentran encapsulados dentro de unos casquillos cerrados (23) para evitar que los fangos puedan deteriorar el material de tales resortes (22) y perder sus propiedades mecánicas, con lo cual dejarían de ser efectivos.

12. Módulo de fibra hueca para sistemas de separación de fangos, según la reivindicación 9, caracterizado por que los varios tubos de aireación (6) se fijan por sus extremos a unos soportes laterales (9) provistos de los orificios (10’) enfrentados con los orificios (10) del cabezal (1) para permitir el paso de las varillas de guiado (7) .