Filtro de arena de baja presión de filtración.

Filtro de arena de baja presión de filtración que comprende:

(a) un lecho de material multi-capa que comprende capas de cuarzita triturada,

en el que

(i) las dos capas superiores tienen una granulometría eficaz de menos de 0.35 mm y un coeficiente de uniformidad de 2.05 o menos;

(ii) la capa superior tiene una granulometría eficaz de 1/2 o menos de una segunda capa de filtración;

(iii) la capa de drenado más fina (superior) tiene una granulometría eficaz al menos 2 veces la de la capa de filtración inmediatamente superior por encima y un coeficiente de uniformidad de 2 o menos; y

(iv) unas capas de drenado por debajo de la capa de drenado más fina (superior) son suficientemente anchas para impedir el mezclado de las capas;

en el que el material filtrado se recoge en una capa superficial;

(b) un sistema de entrada de agua no tratada;

(c) un sistema de drenaje de salida;

(d) un sistema de recolección y de salida de agua filtrada; y

(e) un sistema de entrada de agua de lavado a contracorriente, de recolección y de salida de sifón, siendo dicha entrada de agua de lavado a contracorriente controlable para introducir agua de lavado a contra-corriente en el filtro para romper la capa superior para volver a poner en suspensión el material filtrado recolectado, en el cual las dos capas superiores del lecho de material se fluidizan cuando el agua de lavado a contra-corriente se introduce a través de la entrada de agua de lavado a contracorriente.

Filtro de arena de baja presión de filtración SECTOR DE LA INVENCIÓN

[1] Esta invención se refiere a un nuevo filtro de arena de baja presión de filtración.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

[2] Los diseños tradicionales o convencionales de filtración de arena son soluciones de tratamiento de agua satisfactorias y efectivas en muchas aplicaciones a gran escala. Sin embargo, las demandas de su funcionamiento preciso para lograr el rendimiento requerido para satisfacer las cada vez más estrictas regulaciones de tratamiento de agua resultan a menudo en capital excesivo y cargas financieras operativas. Las instalaciones de tratamiento de agua que son de manejo complejo, generan un volumen excesivo de aguas residuales o utilizan productos químicos, que pueden ser difíciles de manejar adecuadamente y complican aún más la eliminación de aguas residuales, no son deseables. Las instalaciones de tratamiento de aguas complejas requieren operarios de planta más cualificados, que pueden no estar disponibles o accesibles en muchas circunstancias.

[3] La patente US N° 6.123.858, concedida el 26 de septiembre 2, de David H. Manz, describe un nuevo filtro de arena lento intermitente y un procedimiento de uso del filtro intermitente. Más particularmente, esta invención se refiere a un nuevo filtro de arena lento, que sigue siendo eficaz, incluso cuando se opera de forma intermitente, y que se puede limpiar periódicamente sin perturbar la acción del filtro intermitente. El aparato de filtro de arena lento comprende un recipiente que tiene una porción superior y una porción inferior; una entrada de agua en la porción superior del recipiente, la entrada de agua está conectada a un suministro de agua; un material de filtro que llena al menos la parte inferior del recipiente, teniendo el material de filtro una superficie superior por debajo de la entrada de agua; una capa schmutzdeuke en la superficie superior del material de filtro; una salida de agua en la parte inferior del recipiente por debajo de la superficie superior del material de filtro; y un dispositivo de mantenimiento del nivel de agua en la parte superior que mantiene el agua en la parte superior del contenedor en un nivel de mantenimiento por encima de la superficie superior del material de filtro, siendo el nivel de mantenimiento un equilibrio entre

(1) un nivel de mantenimiento de agua que es suficientemente profundo para que el agua que cae de la entrada de agua en la parte superior del agua en el recipiente no perturbe significativamente la capa schmutzdeuke; y

(2) un nivel de mantenimiento de agua que es suficientemente poco profundo para que el oxígeno del aire por encima del nivel de agua pueda difundirse a través del agua y llegar a la capa schmutzdeuke de modo que la capa schmutzdeuke se mantenga en condición de vida, incluso cuando no hay flujo de agua a través de la entrada de

agua.

[4] Un filtro de agua biológico de arena (BSF) se describe en detalle en un documento titulado "Nuevos horizontes para filtración de arena lenta". El BSF es una tecnología patentada de filtración de agua que surgió a partir de una extensa evaluación y experiencia con filtros tradicionales de arena lentos, de arena rápidos y de arena a presión. El BSF es una variación eficaz, compacta, simple y de bajo coste de filtración lenta que es particularmente útil en los casos en que se necesitan soluciones de tratamiento de calidad que deben presentar un coste mínimo y los inconvenientes de operación manual simple y limpieza son apropiados. Por esta razón, más de 3. de BSF, con capacidades que van desde los 2 litros por hora a 12. litros por hora se utilizan en más de 7 países. GB 2 388 557 se refiere a un sistema de tratamiento que tiene cuatro capas de material particulado inerte de modo que desde una capa superior a una capa de fondo, el grosor de las partículas decrece mientras aumenta la densidad del material particulado. Las capas forman un filtro o lecho fluidizable soportado sobre una placa de base perforada dentro de una columna que tiene un puerto de entrada conectado a una alimentación bombeada de agua tratada a la que se permite fluir desde la primera capa a la cuarta capa y salir del sistema como agua tratada. El sistema incluye medios para lavar a contracorriente el filtro.

[5] WO 2/36234 describe un Sistema de tratamiento de agua apropiado para la eliminación de Cryptosporidium ooquistes del agua que incluye un lecho filtrante que comprende cuatro capas de material particulado inerte de modo que desde una capa superior a una capa de fondo, el grosor de las partículas decrece mientras aumenta la densidad del material particulado.

[6] Los ejemplos citados de la técnica y las limitaciones relacionadas con estos pretenden ser ilustrativos y no exclusivos. Otras limitaciones de la técnica relacionada se harán evidentes para los expertos en la materia después de una lectura de la memoria descriptiva y un estudio de los dibujos.

RESUMEN DE LA INVENCIÓN

[7] Las siguientes formas de realización y aspectos de la misma se describen y se ¡lustran en conjunción con los sistemas, herramientas y procedimientos que están destinados a ser ejemplos e ilustrativos, no limitativo en el

alcance. En diversas realizaciones, uno o más de los problemas descritos anteriormente se han reducido o eliminado, mientras que otras realizaciones están dirigidas a otras mejoras. La invención se refiere a un filtro de arena de baja presión de filtración que comprende

(a) un lecho de material multi-capa que comprende capas de cuarzita triturada, en el que (i) las dos capas superiores tienen una granulometría eficaz de menos de.35 mm y un coeficiente de uniformidad de 2.5 o menos;

(ii) la capa superior tiene una granulometría eficaz de 1/2 o menos de una segunda capa de filtración;

(iii) la capa de drenado más fina (superior) tiene una granulometría eficaz al menos 2 veces la de la capa de filtración inmediatamente superior por encima y un coeficiente de uniformidad de 2 o menos; y

(iv) unas capas de drenado por debajo de la capa de drenado más fina (superior) son suficientemente anchas para impedir el mezclado de las capas;

en el que el material filtrado se recoge en una capa superficial;

(b) un sistema de entrada de agua no tratada;

(c) un sistema de drenaje de salida;

(d) un sistema de recolección y de salida de agua filtrada; y

(e) un sistema de entrada de agua de lavado a contracorriente, de recolección y de salida de sifón, siendo dicha entrada de agua de lavado a contracorriente controlable para introducir agua de lavado a contra-corriente en el filtro para romper la capa superior para volver a poner en suspensión el material filtrado recolectado, en el cual las dos capas superiores del lecho de material se fluidizan cuando el agua de lavado a contra-corriente se introduce a través de la entrada de agua de lavado a contracorriente.

[8] Además de los aspectos ofrecidos a modo de ejemplo y realizaciones descritos anteriormente, otros aspectos y realizaciones serán evidentes con referencia a los dibujos y mediante el estudio de las siguientes descripciones detalladas.

DIBUJOS

[9] Los ejemplos de realizaciones se ilustran en las figuras referenciadas de los dibujos. Se pretende que las realizaciones y figuras descritas en este documento han de considerarse ilustrativas en lugar de restrictivas.

La figura 1 ilustra una vista superior del filtro de arena de baja presión de filtración con elementos de sistema y flujo de agua.

La figura 2 ilustra una sección transversal del filtro A -A de la figura 1.

La figura 3 ilustra un alzado de un sistema de entrada de agua sin tratar.

La figura 4 ilustra un alzado de un sistema de recolección y de salida de agua filtrada (standpipe).

La figura 5 ilustra un alzado de una entrada de sistema de agua de lavado a contracorriente.

La figura 6 ilustra un alzado de un sistema de recolección de agua de lavado a contra-corriente collección y desalida

de sifón.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN

[1] En toda la descripción siguiente los detalles específicos se exponen con el fin de proporcionar una comprensión más completa para las personas expertas en la materia. Sin embargo, los elementos bien conocidos puede que no se hayan mostrado o descrito en detalle para evitar oscurecer innecesariamente la descripción. En consecuencia, la descripción y los dibujos han de considerarse con carácter ilustrativo, y no restrictivo.

[11] Es necesario revisar las características importantes de tecnologías de filtración de arena de uso común con el fin de apreciar las ventajas importantes del filtro de arena de baja presión de filtración (LHPF),... [Seguir leyendo]

1. Filtro de arena de baja presión de filtración que comprende:

(a) un lecho de material multi-capa que comprende capas de cuarzita triturada, en el que

(i) las dos capas superiores tienen una granulometría eficaz de menos de.35 mm y un coeficiente de uniformidad de 2.5 o menos;

(¡i) la capa superior tiene una granulometría eficaz de 1/2 o menos de una segunda capa de filtración;

(i¡¡) la capa de drenado más fina (superior) tiene una granulometría eficaz al menos 2 veces la de la capa de

filtración inmediatamente superior por encima y un coeficiente de uniformidad de 2 o menos; y

(iv) unas capas de drenado por debajo de la capa de drenado más fina (superior) son suficientemente

anchas para impedir el mezclado de las capas;

en el que el material filtrado se recoge en una capa superficial;

(b) un sistema de entrada de agua no tratada;

(c) un sistema de drenaje de salida;

(d) un sistema de recolección y de salida de agua filtrada; y

(e) un sistema de entrada de agua de lavado a contracorriente, de recolección y de salida de sifón, siendo dicha entrada de agua de lavado a contracorriente controlable para introducir agua de lavado a contra-corriente en el filtro para romper la capa superior para volver a poner en suspensión el material filtrado recolectado, en el cual las dos capas superiores del lecho de material se fluidizan cuando el agua de lavado a contra-corriente se introduce a través de la entrada de agua de lavado a contracorriente.

2. Un filtro según la reivindicación 1 en el que el sistema de drenaje de salida comprende una pluralidad de tuberías.

3. Un filtro según la reivindicación 1 que incluye un recipiente difusor perforado dispuesto por encima del lecho de material.

4. Un filtro según la reivindicación 1 que incluye una columna de subida de salida conectada al sistema de drenaje de salida.

5. Un filtro según la reivindicación 1 en el que el caudal de agua tratada que sale del filtro está controlado por una válvula de ajuste del caudal de agua filtrada.

6. Un filtro según la reivindicación 1 en el que la profundidad del agua sobre el lecho de material de filtración está controlado por una válvula con flotador.

7. Un filtro según la reivindicación 1 en el que el sistema de salida está conectado a una alimentación de agua tratada utilizada para lavado a contra-corriente.

8. Un filtro según la reivindicación 4 que Incluye una válvula de control de vacío conectada a la columna de subida

de salida.

9. Un filtro según la reivindicación 1 en el que el lecho de material comprende al menos cinco capas de cuarzita triturada, teniendo las tres capas superiores de arriba a abajo granulometrías escalonadas de.15 mm,.35 mm y 1. mm respectivamente, y teniendo las capas Inferiores de arriba a abajo granulometrías escalonadas de 3.175 a 12.7 mm y 12.7 to 38.1 mm respectivamente.

1. Un procedimiento de funcionamiento de un filtro de arena de baja presión de filtración que consiste en:

(a) un lecho de material multi-capa que comprende capas de cuarzita triturada, en el que

(i) las dos capas superiores tienen una granulometría eficaz de menos de.35 mm y un coeficiente de uniformidad de 2.5 o menos;

(ii) la capa superior tiene una granulometría eficaz de 1/2 o menos de la segunda capa de filtración;

(i¡¡) la capa de drenado más fina (superior) tiene una granulometría eficaz al menos 2 veces la de la capa de

filtración inmediatamente superior por encima y un coeficiente de uniformidad de 2 o menos; y

(iv) unas capas de drenado por debajo de la capa de drenado más fina (superior) son suficientemente

anchas para impedir el mezclado de las capas;

en el que el material filtrado se recoge en una capa superficial;

(b) un sistema de entrada de agua no tratada;

(c) un sistema de drenaje de salida;

(d) un sistema de recolección y de salida de agua filtrada; y

(e) un sistema de entrada de agua de lavado a contracorriente, de recolección y de salida de sifón, comprendiendo dicho procedimiento:

(f) hacer pasar agua sin tratar a través del sistema de entrada y hacia abajo a través del lecho de material multi- capa:

(g) determinar cuando la producción del filtro es inaceptablemente baja; y

(h) después de haberse determinado que la producción del filtro es Inaceptablemente baja, lavar a contracorriente haciendo pasar agua tratada hacia arriba a través de la entrada de agua de lavado a contracorriente con un caudal suficiente para romper la capa superior para volver a poner en suspensión el material filtrado recolectado, en el cual las dos capas superiores del lecho de material se fluldizan.

11. Un procedimiento según la reivindicación 1 en el que el volumen del agua de lavado a contra-corriente está limitado por la profundidad máxima del agua en el filtro cuando se limpia.

12. Un procedimiento según la reivindicación 1 en el que el lecho de material comprende al menos cinco capas de 1 cuarzlta triturada, teniendo las tres capas superiores granulometrías escalonadas de.15 mm,.35 mm y 1. mm

respectivamente, y teniendo las capas inferiores tamaños de 3.175 a 12.7 mm y 12.7 a 38.1 mm respectivamente.

13. Un procedimiento según la reivindicación 1 en el que las aguas usadas producidas durante el lavado a contracorriente se elimina mediante un sistema de tuberías perforadas conectadas a un sistema de derrame por

sifón, en el que el caudal está controlado por una válvula específica de regulación de las aguas usadas y que no es mayor que la capacidad para enviar las aguas usadas al rechazo, en el que una válvula de explotación de las aguas usadas se utiliza para Impedir de forma alternativa que salga caudal del filtro hasta que el lavado a contra-corriente se haya completado y que entonces se abre para facilitar un proceso de evacuación del sifón, y en el que la válvula de explotación de las aguas usadas se deja abierta de que el lavado a contracorriente se haya completado para 2 proporcionar una protección de urgencia contra los desbordamientos.