Módulo de filtración de membranas capilares.

Dispositivo para la filtración de líquidos, que comprende:

- una pluralidad de cortinas de membranas (2),

- un colector inferior (3) previsto en el extremo inferior de las cortinas de membranas y unido a las membranascapilares de al menos una cortina de membranas,

- un colector superior (4) individual para cada cortina de membranas, estando previsto el colector superior en unextremo superior de la cortina de membranas y unido a las membranas capilares de la misma,

en el que las cortinas de membranas (2) están dispuestas, durante su utilización, en una configuración vertical ylos colectores superiores (4) se encuentran separados, permitiendo así una circulación hacia arriba del líquidoentre las cortinas de membranas (2) y entre los colectores superiores (4), en el que dichos colectores superiores(41, 42) de por lo menos dos cortinas de membranas adyacentes están dispuestos a diferentes alturas, y en elque, de dichas dos cortinas de membranas adyacentes, cuyos colectores superiores están dispuestos adiferentes alturas, el punto más alto (44) del colector superior de abajo (42) está dispuesto por debajo del puntomás bajo (43) del colector superior de arriba (41) en una proyección ortogonal sobre la línea de gravedad,

caracterizado porque cada cortina está formada por una única hilera de membranas capilares (5), y porque lasmembranas capilares (5) de dichas cortinas de membranas (2) tienen longitudes diferentes y los extremosinferiores de dichas cortinas de membranas (2) adyacentes están dispuestos a una misma altura.

Módulo de filtración de membranas capilares.

La presente invención se refiere a unos módulos de membranas capilares de filtración exterior-interior para el tratamiento de aguas o el tratamiento de otros líquidos turbios.

Los módulos de filtración de membranas capilares se suelen utilizar para el tratamiento del agua. Normalmente, dichos módulos de filtración se sumergen en un líquido sin tratar (p.ej. agua residual) para su tratamiento, y se establece un sentido de filtración de fuera hacia dentro (de fuera hacia dentro) mediante la aplicación de una presión diferencial transmembrana a los capilares huecos. En el interior (luz) de las membranas capilares, se impone una presión inferior.

De este modo, se obtiene un permeado en la luz de los capilares, mientras que el agua residual se evapora, dejando un lodo que se adhiere al exterior de los capilares. Ello provoca un retraso en la subsiguiente retirada de agua filtrada de un nuevo suministro de agua residual. Una solución para retirar la suciedad acumulada en la superficie exterior de los capilares es la depuración con aire (mediante la introducción de burbujas de aire en la superficie exterior de los capilares) y/o lavado a contracorriente y/o impulso de retorno.

Dichas burbujas de aire se utilizan además como un medio para hacer circular las aguas residuales por encima de las membranas capilares, manteniendo asimismo una mezcla uniforme de suciedad en las aguas residuales, para optimizar la eficiencia de filtración. Cuando se elevan, las burbujas de aire se llevan el líquido sin tratar, generando de este modo una circulación forzada de dicho líquido sin tratar (lodo) . Como resultado, se consigue una distribución satisfactoria de líquido sin tratar en todo el módulo.

La utilización eficiente de las burbujas de aire requiere que dichas burbujas presenten un acceso óptimo a las membranas capilares. La solicitud de patente WO 2008/012221 da a conocer un módulo de filtración de membranas capilares que comprende una pluralidad de conjuntos de membranas planos de orientación vertical (o cortinas de membranas capilares) , unidas a un colector de colector en la parte inferior. Cada grupo plano de membranas está

unido a un colector superior individual. Dicho módulo de membranas capilares vertical permite una mejor circulación de burbujas de aire y aguas residuales entre las membranas capilares, y existe una menor susceptibilidad al atrapamiento de suciedad, lo que permite una limpieza eficiente de las membranas capilares mediante una depuración con aire.

Sin embargo, en dichas configuraciones verticales, en las que las membranas capilares se encuentran fijadas por ambos extremos (p.ej. por un colector inferior y superior) , y donde se utilizan burbujas de aire, la velocidad de circulación de la mezcla de lodo/aire puede ser muy elevada, especialmente en el extremo superior. Como consecuencia, la turbulencia necesaria que se da en dichos lugares puede ser tan extensa que cause un perjudicial desgaste prematuro del material y, por tanto, una vida del material limitada.

No se pretende reducir la velocidad de circulación aumentando el espacio entre conjuntos de membranas adyacentes, ya que ello disminuiría el área de membrana específica por unidad de volumen, lo que se traduciría en módulos de gran tamaño.

La publicación de solicitud de patente japonesa 10.146.520 da a conocer un aparato que comprende pantallas formadas por un gran número de membranas de fibras huecas, sostenidas por ambos extremos en tubos de recolección. Las fibras huecas se colocan paralelas a la circulación de aguas sin tratar y las pantallas están dispuestas de tal modo que, a ambos extremos de las fibras huecas, los tubos de colección de las pantallas contiguas están colocados en diferentes posiciones en la dirección de la circulación de aguas sin tratar. De este 50 modo, aumenta la proporción de llenado de membrana de las membranas de fibras huecas y se puede reducir la obstrucción de materia suspendida a las membranas.

Un primer inconveniente del que adolece dicha configuración es que las pantallas están configuradas por una pluralidad de hileras de membranas de fibras huecas, de modo que aún puede darse una obstrucción dentro de 55 dichas pantallas. Además, puede tener lugar la unión de las burbujas de aire en la entada del paso entre pantallas adyacentes, lo que conlleva el bloqueo de dicho paso e impide la circulación de aguas sin tratar a través de dicho paso.

Por tanto, se requiere una solución en la técnica para poder solucionar dichos inconvenientes.

La patente US nº 3.704.223 da a conocer unos intercambiadores de membranas capilares contracorriente, para su utilización en un tratamiento de líquidos mediante diálisis. Las figuras 30 a 34 de dicho documento dan a conocer la construcción de una pluralidad de capas individuales de capilares combinadas en un grupo. Ambos extremos de los capilares están abiertos y terminan en láminas de extremo que pueden ser convexas en un extremo o en ambos.

La solicitud de patente internacional WO 2008/001730 da a conocer un dispositivo de filtración en el que las fibras huecas se sumergen en el líquido bruto a tratar que comprende un ingrediente suspendido que provoca que se produzca la separación de sólido/líquido en dicho líquido bruto y la filtración del líquido tratado. Comprende fibras huecas que se han doblado por la mitad y unos medios de soporte que soportan las partes dobladas de dichas fibras huecas, dejando un espacio en medio. Dichas fibras huecas soportadas por los elementos de soporte están por lo menos parcialmente separadas de los elementos de soporte y/o dichas fibras huecas están por lo menos parcialmente separadas entre sí. Los elementos de soporte pueden ser una varilla rectangular y las alturas verticales de las varillas de hileras adyacentes de fibras dobladas se alternan para que dichas varillas estén dispuestas en forma de zigzag.

Un objetivo de la presente invención es proporcionar un módulo de filtración de membranas capilares mejorado que supera los inconvenientes de los dispositivos (módulos) de la técnica anterior.

Un objetivo adicional de la presente invención es reducir la turbulencia en los lugares, en los que las membranas capilares están unidas al colector superior.

Un objetivo adicional de la presente invención es aumentar la vida útil y/o reducir el desgaste del material de las membranas capilares en un módulo de filtración.

Los objetivos de la presente invención se alcanzan al proporcionar un dispositivo para la filtración de líquidos tal como se indica en las reivindicaciones adjuntas.

Según un primer aspecto de la presente invención, se proporciona un dispositivo para la filtración de líquidos. Dicho dispositivo comprende una pluralidad de cortinas de membranas, estando cada cortina configurada por una única hilera de membranas capilares. El dispositivo comprende asimismo por lo menos un colector inferior proporcionado en un extremo inferior de las cortinas de membranas (extremo inferior de las membranas capilares) y unido a las membranas capilares de por lo menos una cortina de membranas. El dispositivo comprende además un colector superior individual para cada cortina de membranas. Dicho colector superior está dispuesto en un extremo superior de la cortina de membranas y está unido a sus membranas capilares.

Se proporcionan las cortinas de membranas (y por tanto las membranas capilares) de tal modo que estén dispuestas en una configuración vertical durante su utilización. Los colectores superiores están dispuestos con una separación entre sí. Por tanto, las cortinas de membranas y los colectores se disponen de modo que permitan una circulación hacia arriba de líquido (sin tratar) y quizás burbujas de aire entre las cortinas de membranas y entre los colectores superiores.

Los colectores superiores están separados entre sí, de modo que existan aberturas entre los mismos para que el líquido (sin tratar) y quizás las burbujas de aire puedan salir en vertical desde entre las cortinas de membranas.

Según el primer aspecto de la presente invención, los colectores superiores de por lo menos dos cortinas de membranas adyacentes se disponen a alturas diferentes, y las membranas capilares de dichas cortinas de membranas adyacentes son de diferente longitud.

Los extremos inferiores de dichas cortinas de membranas adyacentes están dispuestos a la misma altura. Por tanto, los colectores inferiores de dichas cortinas de membranas adyacentes están dispuestos a la misma altura.

Preferentemente, los colectores superiores de cada par de cortinas de membranas adyacentes están dispuestos a alturas diferentes. Los colectores... [Seguir leyendo]

1. Dispositivo para la filtración de líquidos, que comprende:

-una pluralidad de cortinas de membranas (2) ,

-un colector inferior (3) previsto en el extremo inferior de las cortinas de membranas y unido a las membranas capilares de al menos una cortina de membranas,

-un colector superior (4) individual para cada cortina de membranas, estando previsto el colector superior en un extremo superior de la cortina de membranas y unido a las membranas capilares de la misma,

en el que las cortinas de membranas (2) están dispuestas, durante su utilización, en una configuración vertical y los colectores superiores (4) se encuentran separados, permitiendo así una circulación hacia arriba del líquido entre las cortinas de membranas (2) y entre los colectores superiores (4) , en el que dichos colectores superiores (41, 42) de por lo menos dos cortinas de membranas adyacentes están dispuestos a diferentes alturas, y en el que, de dichas dos cortinas de membranas adyacentes, cuyos colectores superiores están dispuestos a diferentes alturas, el punto más alto (44) del colector superior de abajo (42) está dispuesto por debajo del punto más bajo (43) del colector superior de arriba (41) en una proyección ortogonal sobre la línea de gravedad,

caracterizado porque cada cortina está formada por una única hilera de membranas capilares (5) , y porque las membranas capilares (5) de dichas cortinas de membranas (2) tienen longitudes diferentes y los extremos inferiores de dichas cortinas de membranas (2) adyacentes están dispuestos a una misma altura.

2. Dispositivo según la reivindicación 1, en el que, en la proyección sobre la línea de gravedad, dicho punto más alto está situado entre 5 mm y 100 mm por debajo de dicho punto más bajo, preferentemente entre 10 mm y 100 mm por debajo.

3. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que los colectores superiores están dispuestos de modo escalonado en la dirección de la línea de gravedad.

4. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que los colectores superiores están dispuestos a dos alturas diferentes (43, 44) de manera alterna.

5. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el colector inferior (3) está unido a las membranas capilares de por lo menos dos cortinas de membranas adyacentes.

6. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el colector inferior (3) está configurado para recoger y retirar el permeado.

7. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el colector inferior (3) está formado por una única cámara de recogida.

8. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que los colectores superiores (4) están configurados para recoger y retirar el filtrado.

9. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que por lo menos un colector superior está conformado para presentar un mayor espesor (t1) allí donde está unido a una membrana capilar, en comparación con unos lugares (t2) en los que dicho colector puentea las membranas capilares.

10. Dispositivo según la reivindicación 9, en el que por lo menos una pared lateral del colector superior está corrugada, de tal manera que las ranuras y crestas corran paralelas a las membranas capilares.

11. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que un material elastomérico está previsto alrededor de cada membrana capilar en lugares en los que la membrana capilar está unida al colector superior para reducir las vibraciones y/o oscilaciones de la membrana capilar.

12. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende unos medios de aireado (10, 11) entre las cortinas de membranas.

13. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que las membranas capilares son membranas de nano, micro o ultrafiltración de fuera hacia dentro.

14. Utilización del dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores en aplicaciones de filtración sumergida.