Módulo de membrana para una operación de inmersión.

Módulo de membrana, que se puede bajar para una operación de inmersión en una piscina con un líquido a filtrar,

con

una pieza de cabeza (3),

un haz de fibras (1) constituido por una pluralidad de membranas de fibras huecas (2), que están fundidas con un extremo abierto en la pieza de cabeza (3) y que son rodeadas por un líquido a filtrar, en el que las membranas de fibras huecas (2) están alineadas esencialmente verticales en el líquido,

un espacio colector de permeado (4) que se conecta en la pieza de cabeza (3) con al menos una salida de permeado (5) para el permeado que sale circulando desde el interior de la membranas de fibras huecas (2) y

una alimentación de gas (6), que presenta un tubo (7) guiado a través de la pieza de cabeza (3),

en el que el tubo (7) termina en el interior del haz de fibras (1) en una salida de gas (8) para un medio en forma de gas, que se eleva después de la transición desde el tubo (7) hasta el líquido a filtrar esencialmente entre las membranas de fibras huecas (2) del haz de fibras (1) como burbujas, caracterizada porque el haz de fibra (1) está dividido en secciones (11), que comprenden, respectivamente, un grupo de membranas de fibras huecas (2), porque entre las secciones (11) permanecen espacios libres (12), que se extienden en forma de estrella desde el tubo (7) hasta la periferia exterior de la pieza de cabeza (3) y transportan un flujo de entrada, excitado a través de las burbujas ascendentes, del líquido a filtrar hasta una zona de base, adyacente a la pieza de cabeza (3), del haz de fibras (1), porque la salida de gas (8) del tubo (7) está dispuesta en la zona de base del haz de fibras (1) y porque el tubo (7) presenta un orificio de salida axial configurado como tobera (19).

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2005/006448.

Solicitante: KOCH MEMBRANE SYSTEMS GMBH.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: KACKERTSTRASSE 10 52072 AACHEN ALEMANIA.

Inventor/es: SCHAFER, STEFAN, VOSSENKAUL, KLAUS, KULLMANN,CHRISTOPH.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • B01D63/02 SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES.B01 PROCEDIMIENTOS O APARATOS FISICOS O QUIMICOS EN GENERAL.B01D SEPARACION (separación de sólidos por vía húmeda B03B, B03D, mesas o cribas neumáticas B03B, por vía seca B07; separación magnética o electrostática de materiales sólidos a partir de materiales sólidos o de fluidos, separación mediante campos eléctricos de alta tensión B03C; aparatos centrifugadores B04B;   aparato de vórtice   B04C; prensas en sí para exprimir los líquidos de las sustancias que los contienen B30B 9/02). › B01D 63/00 Aparatos en general para los procedimientos de separación que utilizan membranas semipermeables. › Módulos con fibras huecas.
  • B01D65/08 B01D […] › B01D 65/00 Accesorios u operaciones auxiliares, en general, para los procedimientos o aparatos de separación que utilizan membranas semipermeables. › Prevención del ensuciamiento de la membrana o de la polarización por concentración.

PDF original: ES-2545259_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Módulo de membrana para una operación de inmersión La invención se refiere a un módulo de membrana para una operación de inmersión, con un haz de fibras constituido por una pluralidad de membranas de fibras huecas, que están fundidas con un extremo abierto en una pieza de cabeza y que son rodeadas en la operación de inmersión por un líquido a filtrar, un espacio colector de permeado que se conecta en la pieza de cabeza con al menos una salida de permeado para el permeado que sale circulando desde el interior de la membranas de fibras huecas y una alimentación de gas, que presenta un tubo guiado a través de la pieza de cabeza, en el que el tubo termina en el interior del haz de fibras en una salida de gas para un medio en forma de gas, que se eleva después de la transición desde el tubo hasta el líquido a filtrar esencialmente entre las membranas de fibras huecas del haz de fibras como burbujas.

Las membranas de fibras huecas designan membranas finas en forma capilar, que presentan la mayoría de las veces una longitud de más de un metro así como un diámetro en el intervalo entre 100 m y 5 mm. El módulo de membrana se baja para una operación de inmersión en una piscina con líquido a filtrar, en el que las membranas de fibras huecas están alineadas esencialmente verticales en el líquido. En un módulo de membrana que trabaja en la operación de inmersión el permeado es bombeado desde el espacio colector de permeado. De esta manera, se mantiene en el espacio colector de permeado una presión que es menor que la presión del líquido en el lado exterior de las membrana de fibras huecas.

Un módulo de membrana con las características descritas al principio se conoce a partir del documento US 2004/0035779 A1. Las membranas de fibras huecas están fundidas con un extremo en la pieza de cabeza y están cerradas individualmente en su otro extremo. El espacio colector de permeado con pieza de cabeza y alimentación de gas forma una pieza de base, que se puede montar en un bastidor y se baja para una operación de inmersión en una piscina con el líquido a filtrar. Las membranas de fibras huecas están dispuestas de manera similar a algas en el líquido a filtrar y pueden realizar movimientos relativos entre sí. Solamente los movimientos excesivos del haz de fibras son limitados por soportes laterales de fijación de las fibras. Durante la operación del módulo de membrana se acumula suciedad en la superficie de las membranas de fibra huecas. Por medio de una gasificación con aire, que es introducido a través del tubo de la alimentación de gas en el interior el haz de fibra, se desplazan en movimiento el líquido a filtrar así como las membranas de fibras huecas y se puede transportar hacia fuera la suciedad retenida en las membranas de fibras huecas. No obstante, las medidas conocidas no son suficientes para evitar de forma duradera un lodo en la zona de base del haz de fibras. La zona de base es una sección del haz de fibras que se conecta en la pieza de cabeza, en la que las membranas de fibra huecas se mueven sólo con limitaciones en virtud de su empotramiento unilateral. El lodo del módulo de membrana que se introduce en la zona de base avanza allí hacia arriba y a la larga tiene como consecuencia que una parte más o menos grande del haz de fibras se enfanga totalmente y ya no se puede lavar tampoco a través de una gasificación intensiva. El aire de gasificación circula por delante de las zonas cada vez más enfangadas del haz de fibras, lo que tiene como consecuencia que la formación de fango del haz de fibras progresa rápidamente. Se inicia un fango del haz de fibras tanto más pronto cuando mayor es el flujo de permeado y, por lo tanto, la deshidratación local del lodo.

Se conoce a partir del documento WO 97/06 880 un módulo de membrana para una operación de inmersión, cuyo haz de fibras constituido por membranas de fibras huecas está empotrado entre dos piezas de cabeza. Las superficies frontales ocupadas con membranas de fibras huecas de las dos piezas de cabeza están divididas en secciones, de manera que entre las secciones permanecen espacios huecos. Los espacios huecos son utilizados para la disposición de un distribuidor de gas, que presenta en forma de estrella unos canales, que se conectan en el tubo, con orificios de salida de gas. El aire circula esencialmente a los espacios libres del haz de fibras y debe provocar aquí una turbulencia del líquido a filtrar. Una disposición similar se describe en el documento JP-A 07/185 268 para un módulo de membrana, que no se emplea en la operación de inmersión, sino en un tubo envolvente a través del cual circula una corriente de líquido. Tampoco en las disposiciones conocidas a partir de los documentos WO 97/06 880 y JP-A 07/185 268 se puede evitar de forma duradera un fango del haz de fibras.

Se conoce a partir del documento EP 0 855 212 A1 un módulo de membrana con un espacio de filtro a través del cual circula una corriente de líquido. En los extremos del módulo están previstas unas piezas de cabeza, que están reforzadas por un inserto en forma de estrella. El inserto en forma de estrella acumula el material de fundición para las membranas de fibras huecas. No está previsto un dispositivo para la gasificación del espacio de filtro.

El documento US 4 876 006 muestra una disposición de filtro con un haz de fibras constituido por membranas de fibras huecas. En este caso, el haz de fibras está engastado en el lado exterior y en el lado interior en la transición

hacia el medio a filtrar por un cilindro de protección del tipo de cesto.

La invención tiene el cometido de indicar un módulo de membrana adecuado para una operación de inmersión, que presenta una tendencia reducida a la formación de fango. También en el caso de una carga grande de suciedad así como de una permeabilidad grande de las membranas de fibras huecas debe impedirse una formación de fango que se inicia en la zona de base el haz de fibras.

El cometido se soluciona en un módulo de membrana con las características descritas al principio de acuerdo con la invención porque el módulo de membrana se caracteriza de acuerdo con la reivindicación 1.

El haz de fibras está dividido en secciones, que comprenden, respectivamente, un grupo de membranas de fibras huecas, en el que entre las secciones permanecen espacios libres, que se extienden desde el tubo hasta la periferia exterior de la pieza de cabeza y transportan un flujo de entrada del líquido a filtrar hasta una zona de base adyacente a la pieza de cabeza del haz de fibras. El medio en forma de gas, la mayoría de las veces aire, se alimenta al interior del haz de fibras y genera allí a través de burbujas de gas ascendentes un movimiento de circulación. A través de los espacios libres de acuerdo con la invención en la zona de base del haz de fibra puede circular líquido desde el entorno del haz de fibras. Esta circulación repercute en las secciones sobre la zona entre las membranas de fibras huecas se impide que se pueda iniciar allí una formación de lodo. Las deposiciones pueden ser transportadas oportunamente y de una manera efectiva hacia fuera. La colaboración de una alimentación central de gas en el interior del haz de fibras en combinación con espacios libres dentro del haz de fibras, que se extienden en forma de estrella o bien en forma de radios desde el tubo hasta la periferia exterior de la pieza de cabeza, impide de manera sorprendentemente efectiva una formación de fango del haz de fibras que se inicia en la zona de base. La pieza de cabeza se puede configurar como casquillo cilíndrico, estando dispuesto el tubo de la alimentación de gas de manera conveniente en el eje del cilindro.

La pieza de cabeza puede presentar un inserto en forma de estrella que rodea el tubo, que divide una superficie frontal de la pieza de cabeza ocupada con membrana de fibras huecas, en las secciones y forma los espacios libres entre las secciones. El inserto en forma de estrella se funde con las membranas de fibras huecas en la pieza de cabeza y se rodea a continuación total o parcialmente por el material fundido. Presenta nervaduras radiales o curvadas en forma de espiral, que se extienden desde el tubo o desde un cubo que rodea el tubo hasta la periferia de la pieza de cabeza. Éstas están redondeadas de manera conveniente en el lado superior o están provistas con chaflanes.

Para la fabricación del módulo de membrana se inserta el haz de fibras en la pieza de cabeza y se funde el espacio libre entre la pieza de cabeza y las membranas de fibras huecas con una resina fundida. La introducción de los extremos de las fibras de las membranas de fibras huecas en la pieza de cabeza se puede facilitar a través de una configuración conveniente del inserto. Una configuración conveniente... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Módulo de membrana, que se puede bajar para una operación de inmersión en una piscina con un líquido a filtrar, con una pieza de cabeza (3) , un haz de fibras (1) constituido por una pluralidad de membranas de fibras huecas (2) , que están fundidas con un extremo abierto en la pieza de cabeza (3) y que son rodeadas por un líquido a filtrar, en el que las membranas de fibras huecas (2) están alineadas esencialmente verticales en el líquido, un espacio colector de permeado (4) que se conecta en la pieza de cabeza (3) con al menos una salida de permeado (5) para el permeado que sale circulando desde el interior de la membranas de fibras huecas (2) y una alimentación de gas (6) , que presenta un tubo (7) guiado a través de la pieza de cabeza (3) , en el que el tubo (7) termina en el interior del haz de fibras (1) en una salida de gas (8) para un medio en forma de gas, que se eleva después de la transición desde el tubo (7) hasta el líquido a filtrar esencialmente entre las membranas de fibras huecas (2) del haz de fibras (1) como burbujas, caracterizada porque el haz de fibra (1) está dividido en secciones (11) , que comprenden, respectivamente, un grupo de membranas de fibras huecas (2) , porque entre las secciones (11) permanecen espacios libres (12) , que se extienden en forma de estrella desde el tubo (7) hasta la periferia exterior de la pieza de cabeza (3) y transportan un flujo de entrada, excitado a través de las burbujas ascendentes, del líquido a filtrar hasta una zona de base, adyacente a la pieza de cabeza (3) , del haz de fibras (1) , porque la salida de gas (8) del tubo (7) está dispuesta en la zona de base del haz de fibras (1) y porque el tubo (7) presenta un orificio de salida axial configurado como tobera (19) .

2. Módulo de membrana de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque la pieza de cabeza (3) está configurada como casquillo cilíndrico y el tubo (7) de la alimentación de gas (6) está dispuesto en el eje del cilindro.

3. Módulo de membrana de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque la pieza de cabeza (3) presenta un inserto (9) en forma de estrella que rodea el tubo (7) y que divide una superficie frontal (10) de la pieza de cabeza (3) , que está ocupada con membranas de fibras huecas (2) , en las secciones (11) y forma los espacios libres (12) entre las secciones (11) .

4. Módulo de membrana de acuerdo con la reivindicación 3, caracterizado porque el inserto (9) en forma de estrella de la pieza de cabeza (3) presenta nervaduras (13) radiales o curvadas en forma de espiral, que se extienden desde el tubo (7) o desde un cubo (14) que rodea el tubo (7) hasta la periferia de la pieza de cabeza (3) .

5. Módulo de membrana de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizado porque las nervaduras (13) son redondeadas en el lado superior o están provistas con chaflanes.

6. Módulo de membrana de acuerdo con una de las reivindicaciones 3 a 5, caracterizado porque el inserto (9) presenta una altura que se reduce desde dentro hacia fuera, en el que el núcleo del inserto (9) adyacente al tubo (7) se proyecta sobre la envolvente de la pieza de cabeza (3) en el lado frontal y en el que el extremo de conexión del lado de la envolvente del inserto (9) está dispuesto avellanado en el espacio rodeado por la envolvente de la pieza de cabeza (3) , de manera que la envolvente de la pieza de cabeza (3) forma un engaste (15) que se proyecta en el lado superior.

7. Módulo de membrana de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizado porque el engaste (15) presenta una superficie interior que se ensancha cónicamente hacia arriba.

8. Módulo de membrana de acuerdo con una de las reivindicaciones 3 a 7, caracterizado porque el inserto (9) en forma de estrella contiene un orificio (18) para la alimentación de material fundido, que se distribuye debajo del inserto (9) y rodea herméticamente las membranas de fibras huecas (2) .

9. Módulo de membrana de acuerdo con una de las reivindicaciones 3 a 8, caracterizado porque el inserto (9) en forma de estrella y el material fundido utilizado para la fundición de las membrana de fibras huecas (2) están constituidos del mismo material.

10. Módulo de membrana de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el orificio de salida del tubo (7) está configurado como tobera Venturi (19) .


 

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