Módulo de membranas de fibra hueca del tipo de presión externa con distribución de densidad de fibras.

Módulo de membranas de fibra hueca del tipo de presión externa,

que comprende: un cartucho de fibra hueca que tiene un paquete de membranas de fibra hueca formado por una serie de membranas de fibra hueca, de las que ambas partes extremas están fijadas con adhesivo y las partes huecas están abiertas, por lo menos, en un extremo de los extremos fijados con adhesivo; y un cuerpo envolvente que aloja el cartucho y que tiene una tobera para permitir que un fluido entre y salga de la misma instalada, por lo menos, en una cara lateral, en el que la tobera instalada está fijada para estar situada en las inmediaciones de la superficie interior de una parte fijada con adhesivo en el lado de las partes huecas abiertas en el cartucho de membranas de fibra hueca;

en el que una placa corriente está dispuesta entre la pared interior del cuerpo envolvente en las inmediaciones de la tobera y la circunferencia exterior del paquete de membranas de fibra hueca, no tiene ningún orificio pasante en las inmediaciones de la tobera, y tiene una serie de orificios pasantes en la superficie de una pared, excepto en las inmediaciones de la tobera; y

en el que la relación PB/PA de los índices de ocupación de una membrana es 0,50 o más, pero 0,95 o menos, cuando cada uno de los valores de PA y PB está definido como el índice de ocupación de una membrana en una zona vecina (A) de la tobera y en una zona no vecina (B) de la tobera, entre una zona que se puede cargar de la membrana en el lado interior de la parte fijada con adhesivo, en un extremo fijado con adhesivo en las inmediaciones de la tobera.

Módulo de membranas de fibra hueca del tipo de presión externa con distribución de densidad de fibras SECTOR TÉCNICO

La presente invención se refiere a un módulo de membranas de fibra hueca del tipo de presión externa, utilizado en un dispositivo de filtrado para clarificar gran cantidad de agua sin tratar, tal como agua de río, agua de lago, agua subterránea, agua del mar, aguas residuales domésticas e industriales, y eliminar las bacterias incluidas en la misma.

TÉCNICA ANTERIOR

En general, los módulos de membranas de fibra hueca se clasifican, en sentido amplio, en un tipo de presión interna y en un tipo de presión externa. El módulo de membranas de fibra hueca del tipo de presión externa tiene normalmente una estructura con un empaquetamiento de varios centenares a decenas de miles de membranas de fibra hueca con una longitud de 200 a 3.000 mm y un diámetro exterior de la membrana de 0,1 a 5 mm, alojándose el paquete en el interior de un cuerpo cilindrico, y fijando con adhesivo los extremos de ambos lados a la pared interior del cuerpo con una resina. Cuando se fijan con adhesivo ambos extremos, existen un módulo del tipo de recogida por un extremo y un módulo del tipo de recogida por ambos extremos: el primero está formado de modo que tiene el extremo de la membrana de fibra hueca abierto en una parte fijada con adhesivo, tiene la parte hueca de la membrana de fibra cerrada en la otra parte fijada con adhesivo, suministra agua sin tratar a compresión a una zona intercalada entre las partes fijadas con adhesivo para filtrarse a través de la membrana de fibra hueca y extrae el filtrado de la parte fijada con adhesivo en la que está abierto el extremo de la fibra hueca; y el último está formado de modo que tiene los extremos de la membrana de fibra hueca abiertos por ambas partes fijadas con adhesivo y extrae el filtrado por ambos extremos. Además, existen una serie de orificios pasantes en los paquetes de membranas de fibra hueca en la parte fijada con adhesivo que se convierte en el lado inferior durante la utilización, y sus aberturas se utilizan como una abertura para suministrar agua sin tratar que debe ser filtrada, y como una abertura de suministro de aire y una salida del agua residual de limpieza en un proceso de limpieza física.

Cuando dicho módulo de membranas de fibra hueca del tipo de presión externa se utiliza con el objetivo de eliminación de bacterias y de clarificación, normalmente es sometido a una filtración de flujo cruzado para impedir que los sólidos en suspensión se depositen sobre la superficie de una membrana de fibra hueca, o a una limpieza física periódica tal como una filtración inversa de lavado a contracorriente y burbujeo de aire para recuperar el comportamiento del filtro, permitiendo de este modo una operación de filtración estable. Para hacer funcionar el módulo en el procedimiento anterior, dicho módulo tiene una abertura de evacuación dispuesta en la cara lateral de un cuerpo en las inmediaciones de una parte fijada con adhesivo en la parte superior, y está instalado verticalmente. Cuando el módulo se utiliza para la filtración, el agua sin tratar que contiene los sólidos en suspensión se suministra desde un orificio pasante dispuesto en la parte fijada con adhesivo en la parte inferior, y el agua concentrada se descarga desde la abertura de evacuación dispuesta en la cara lateral, en la parte superior del cuerpo. Además, en una etapa de limpieza mediante burbujeo de aire, el módulo es limpiado por las etapas de suministrar aire desde el orificio pasante en la parte inferior; formando de este modo un flujo de mezcla aire/agua; hacer que la membrana oscile debido al flujo de mezcla aire/agua; desprendiendo de este modo los sólidos suspendidos depositados sobre la superficie de la membrana; suministrar a continuación agua sin tratar junto con aire; y descargar la misma por la abertura de evacuación dispuesta en la cara lateral, en la parte superior del cuerpo.

El flujo de líquido descargado por la abertura de evacuación en dicha filtración de flujo cruzado y dicha limpieza por burbujeo de aire introduce en ocasiones la membrana de fibra hueca en la abertura de evacuación y la daña, y la oscilación de la membrana hace que en ocasiones la tensión concentrada en las inmediaciones de la superficie interior de la parte fijada con adhesivo rompa la membrana de fibra hueca.

Para descargar eficientemente un sedimento en el exterior de un módulo mediante su exfoliación de la superficie de la membrana por medio de la limpieza física, tal como se ha descrito anteriormente, se debe asegurar un espacio entre las fibras huecas, de tal modo que la membrana de fibra hueca no se pueda alojar en el módulo que está aproximadamente en el estado empaquetado más cerrado, como en el caso de un módulo del tipo de presión interna. Por este motivo, el índice de ocupación de una membrana en el interior de un cuerpo envolvente se ajusta normalmente entre 0,3 y 0,6. El "índice de ocupación de una membrana en el interior de un cuerpo envolvente" utilizado en esta memoria significa un índice del total de las áreas de las secciones transversales en base al diámetro exterior de la membrana con respecto al área de la sección transversal en base al diámetro interior del cuerpo envolvente en una zona de filtración de la membrana. Cuando la membrana está alojada con una densidad comparativamente baja, la distribución de la membrana en la parte fijada con adhesivo de la membrana tiende fácilmente a no ser uniforme, y la membrana de fibra hueca en las inmediaciones de la superficie interior de la parte fijada con adhesivo antes citada desarrolla una fuerte tendencia a romperse.

Como medio para impedir el daño/ruptura anteriores de una membrana en las inmediaciones de la parte fijada con adhesivo de la membrana de fibra hueca, es conocido un procedimiento en el que se instala un cilindro corriente en

las inmediaciones de la superficie interior de la parte fijada con adhesivo y se dispone una capa de un material de polímeros elevados que tiene una elasticidad similar a la goma, en el lado interior de la parte fijada con adhesivo (ver, por ejemplo, el documento de patente 1). Asimismo, se propone un procedimiento que recubre la superficie de la membrana de fibra hueca que se extiende en el lado interior de la parte fijada con adhesivo, con el mismo adhesivo que el utilizado para formar la superficie interior de la parte fija (ver, por ejemplo, el documento de patente 2).

Sin embargo, el procedimiento según el documento de patente 1 tiene un efecto excelente para impedir el daño/ruptura de una membrana, tal como se ha descrito anteriormente, pero cuando se forma una capa fijada con adhesivo solamente con un polímero elevado que tiene una elasticidad similar a la goma, esto puede ocasionar el problema de que la parte fijada con adhesivo se pueda romper debido a que la resistencia a la presión de dicha parte es Inferior. Además, para asegurar la resistencia a la presión, se requiere fijar la membrana con adhesivo, con un material que tenga una resistencia y una elasticidad elevadas, y formar a continuación una capa de un cuerpo elástico similar a la goma en el lado interior de la misma, de tal manera que el procedimiento tiene la desventaja de necesitar un proceso de fabricación complicado y un coste elevado.

Por otra parte, el procedimiento según el documento de patente 2 no tiene un efecto suficiente para impedir que la membrana se rompa, y ocasiona el problema de que dicha membrana se rompe debido al burbujeo de aire durante un funcionamiento a largo plazo.

Documento de patente 1: JP-A-09-220446

Documento de patente 2: JP-A-10-305218

El documento JP-62-204804-A da a conocer un módulo de membranas de hilo hueco con fibras distribuidas por igual y una placa corriente.

El documento EP-1092468-A2 da a conocer un aparato para conseguir una densidad de empaquetamiento variable de fibras huecas en cartuchos de fibra enrollada.

El documento EP-1201293-A1 da a conocer un paquete de fibras huecas para un dispositivo de tratamiento de sangre o plasma mediante circulación extracorporal.

CARACTERÍSTICAS DE LA INVENCIÓN PROBLEMA A RESOLVER MEDIANTE LA INVENCIÓN

Un objetivo de la presente invención es dar a conocer un módulo de membranas de fibra hueca del tipo de presión externa que puede descargar eficientemente un sedimento sobre la superficie de la membrana al exterior del módulo, que se puede utilizar durante un largo periodo de tiempo sin ninguna ruptura de la membrana en las inmediaciones del lado interior de la parte fijada mediante adhesivo, producida por el flujo de fluido, y que se puede

fabricar fácilmente.

MEDIOS PARA RESOLVER EL PROBLEMA

Como resultado de un estudio concienzudo... [Seguir leyendo]

1. Módulo de membranas de fibra hueca del tipo de presión externa, que comprende: un cartucho de fibra hueca que tiene un paquete de membranas de fibra hueca formado por una serie de membranas de fibra hueca, de las que ambas partes extremas están fijadas con adhesivo y las partes huecas están abiertas, por lo menos, en un extremo de los extremos fijados con adhesivo; y un cuerpo envolvente que aloja el cartucho y que tiene una tobera para permitir que un fluido entre y salga de la misma instalada, por lo menos, en una cara lateral, en el que la tobera instalada está fijada para estar situada en las inmediaciones de la superficie interior de una parte fijada con adhesivo en el lado de las partes huecas abiertas en el cartucho de membranas de fibra hueca;

en el que una placa corriente está dispuesta entre la pared interior del cuerpo envolvente en las inmediaciones de la tobera y la circunferencia exterior del paquete de membranas de fibra hueca, no tiene ningún orificio pasante en las inmediaciones de la tobera, y tiene una serie de orificios pasantes en la superficie de una pared, excepto en las inmediaciones de la tobera; y

en el que la relación PB/PA de los índices de ocupación de una membrana es 0,50 o más, pero 0,95 o menos, cuando cada uno de los valores de PA y PB está definido como el índice de ocupación de una membrana en una zona vecina (A) de la tobera y en una zona no vecina (B) de la tobera, entre una zona que se puede cargar de la membrana en el lado interior de la parte fijada con adhesivo, en un extremo fijado con adhesivo en las inmediaciones de la tobera.

2. Módulo de membranas de fibra hueca del tipo de presión externa, según la reivindicación 1, en el que en la zona vecina (A) de la tobera, entre una zona que se puede cargar de la membrana en el lado interior de una parte fijada con adhesivo, el índice PC de ocupación de la membrana es 0,5 veces o más, pero 2,0 veces o menos, con respecto al índice PA de ocupación de la membrana en la zona vecina (A), en cada zona unitaria (C) que constituye dicha zona vecina (A).

3. Módulo de membranas de fibra hueca del tipo de presión externa, según la reivindicación 1, en el que PA, PB1 y PB2 de los índices de ocupación de la membrana cumplen la relación PA > PB1 > PB2 y, además, PA es 0,40 o más, pero 0,60 o menos, y PB2 es 0,20 o más, pero menor de 0,40, cuando cada uno de los valores de PB1 y PB2 está definido como el índice de ocupación de una membrana en una primera zona no vecina (B1) y en una segunda zona no vecina (B2) en la zona no vecina (B) de la tobera, entre la zona que se puede cargar de la membrana en el lado interior de una parte fijada con adhesivo.

4. Módulo de membranas de fibra hueca del tipo de presión externa, según cualquiera de las reivindicaciones 1 y 2, en el que la zona no vecina (B) de la tobera, entre la zona de que se puede cargar de la membrana en el lado interior de una parte fijada con adhesivo, incluye, por lo menos, una zona unitaria en la que el índice PC de ocupación de la membrana en la zona unitaria (C) que constituye la zona no vecina (B) es menor de 0,5 veces con respecto al índice PB de ocupación de la membrana en dicha zona no vecina (B).

5. Módulo de membranas de fibra hueca del tipo de presión externa, según la reivindicación 1, en el que la placa corriente es cilindrica y aloja en su interior el paquete de membranas de fibra hueca.

6. Módulo de membranas de fibra hueca del tipo de presión externa, según la reivindicación 1, en el que una parte de unión adhesiva, que constituye la parte fijada con adhesivo, está fabricada de una única capa de un material de polímeros elevados, y tiene una dureza de 50A a 70D en un intervalo de temperaturas de funcionamiento.