ES2200776T3 - Dispositivo para el tratamiento de un liquido. - Google Patents

Abstract

Dispositivo para el tratamiento de un líquido, especialmente de agua, con una carcasa tubular (1; 30, 31; 40, 41) en la que se ha dispuesto un módulo de membrana (5) esencialmente cilíndrico para la separación del líquido en permeato y concentrado, una tubería de alimentación (Z) para el líquido, una primera tubería de salida (K) para el concentrado y una segunda tubería de salida (P) para el permeato, donde la carcasa tubular está cerrada en un extremo (2) y donde la tubería de alimentación y la primera tubería de salida y la segunda tubería de salida están previstas en el área del extremo opuesto y donde la tubería de alimentación, la primera tubería de salida y la segunda tubería de salida están situadas relativamente entre si en un primer, un segundo y un tercer nivel, y donde en el extremo (3) opuesto al extremo cerrado de la carcasa se ha previsto un sistema distribuidor (4), caracterizado porque en el sistema distribuidor (4) el líquido puede fluir por los tres niveles y porque cadanivel está conectado, como mínimo, con una de las tuberías de alimentación o bien descarga, y donde las tuberías de alimentación y descarga han sido previstas en el sistema distribuidor (4) del lado de la periferia relativamente al eje longitudinal de la carcasa, donde en dirección periférica se han previsto en cada nivel, como mínimo, dos taladros (13, 13'', 14, 14'', 15, 15'').

Description

Dispositivo para el tratamiento de un líquido.

La invención se refiere a un dispositivo para el tratamiento de un líquido, especialmente para el tratamiento de agua mediante la tecnología de membrana.

Se conocen dispositivos para el tratamiento de agua que trabajan según el principio de la osmosis inversa o de la nanofiltración. La figura 6 muestra un dispositivo conocido de este tipo. Comprende un tubo de presión cilíndrico 100 con una superficie frontal 101 en un extremo y una superficie posterior 102 opuesta a la primera en el otro extremo. De forma coaxial al eje central M se ha dispuesto en el tubo de presión una membrana cilíndrica 103 o bien un módulo de membrana con un lado de entrada 104 que mira hacia la superficie posterior 102 y un lado de salida 105 que mira hacia la superficie frontal 101, lado de salida que está configurado, por ejemplo, como membrana arrollada. El diámetro y la longitud de la membrana 103 son menores que el diámetro y la longitud del tubo de presión 100. En el borde de su lado de entrada 104 que mira hacia la superficie posterior se ha previsto una falda de obturación 106 circunvalente entre la membrana 103 y la pared interior del tubo de presión, que subdivide el espacio entre la membrana 103 y la pared interior del tubo de presión en un primer espacio 107 que se extiende desde la superficie posterior 102 hasta el lado de entrada 104 de la membrana, y un segundo espacio 108 que se extiende entre la superficie exterior de la membrana hasta la superficie frontal 101 del tubo de presión. En la superficie posterior 102 del tubo de presión se ha previsto una tubería de alimentación 109 para la alimentación del agua a tratar o bien agua sin preparar a través del primer espacio 107 por un lado de entrada 104 de la membrana. En la superficie frontal del tubo de presión se ha previsto una primera tubería de salida 110 que está conectada con un canal de permeato 111 coaxial de la membrana en su lado de salida 105, para la salida del agua depurada llamada permeato. Además, en la superficie frontal del tubo de presión se ha previsto una segunda tubería de salida 112, conectada a través del segundo espacio 108 con el lado de salida 105 de la membrana que funciona como salida de concentrado, tubería de salida prevista para la evacuación del agua residual designada como concentrado. La membrana tiene en su lado de entrada 104 otra salida de permeato cerrada por una tapa ciega 113. Todo el tubo de presión 100 está dispuesto, normalmente, de forma vertical.

Durante el funcionamiento, el agua a tratar se conduce bajo presión desde abajo a través de la tubería de entrada 109 y el primer espacio 107 del lado de entrada 104 hasta la membrana, que separa el agua en permeato y concentrado, a los que se da salida en cada caso por la parte superior bien a través de la tubería de salida de permeato 110 bien a través de la tubería de salida de concentrado 112 en el lado de salida 105. El segundo espacio 108 forma, en una zona entre la superficie exterior de la membrana y el tubo de presión, un espacio muerto en el que hay agua estancada. Debido a ello existe el riesgo de que se presenten bioincrustaciones. Además, las tuberías de alimentación y de salida en ambos lados del tubo de presión requieren espacio. Al conectar varios tubos de presión, por ejemplo conexión en serie, es necesario un sistema de tuberías que de nuevo requiere espacio. Además, en el dispositivo conocido es necesaria una obturación entre el tubo de presión y la membrana. Por otro lado, no se puede garantizar una distribución homogénea del agua debido a la corriente del lado frontal 109 (Z) y el estrecho espacio anterior 107.

Se conoce un dispositivo para el tratamiento de un líquido según las características del preámbulo de la reivindicación 1 de las patentes US-A-3 542 203, US-A.5 389 260 y US-A-5 891 334. La US-A-4 594 161 revela un dispositivo para el tratamiento de líquido con una tubería de entrada y una tubería de salida dispuesta en el perimetro, siendo también posible una disposición en serie.

Además, las patentes US 5 914 041, WO 9846338 A y WO 9943421 A, revelan dispositivos para el tratamiento de un líquido con las características del preámbulo de la reivindicación 1, donde las tuberías de entrada y salida están previstas en el perímetro relativo al eje longitudinal de la carcasa.

El objetivo de la invención consiste en proporcionar un dispositivo mejorado para el tratamiento de un líquido, especialmente para el tratamiento de agua mediante la tecnología de membrana.

El objetivo se alcanza por medio de un dispositivo según la reivindicación 1. En las subreivindicaciones se indican otros desarrollos de la invención.

Una ventaja esencial del dispositivo según la invención, consiste en que todas las conexiones están situadas en un lado, por lo que se obtiene una accesibilidad fácil a las conexiones.

Otras características y disposiciones prácticas de la invención resultan de la descripción de ejemplos de ejecución con ayuda de las figuras adjuntas.

Las figuras muestran:

- Figura 1. Representación esquemática en sección de un tipo de ejecución de un dispositivo según la invención.

- Figura 2. Representación esquemática en sección de un dispositivo distribuidor del dispositivo según la figura 1.

- Figura 3. Representación gráfica tridimensional de un ejemplo de ejecución del dispositivo distribuidor de la figura 2.

- Figura 4. Representación esquemática en sección de una conexión en serie de dispositivos según la figura 1.

- Figura 5. Representación esquemática en sección de una conexión en paralelo de dispositivos según la figura 1.

- Figura 6 y última. Representación esquemática de un dispositivo conocido.

La figura 1 muestra un dispositivo según la invención para el tratamiento de agua. El dispositivo comprende un tubo de presión cilíndrico 1, que, en posición operativa, normalmente tiene la posición vertical. El tubo de presión 1 está cerrado por su extremo inferior 2 en estado operativo, y tiene en su extremo opuesto una zona 3 con un diámetro mayor, que sirve como sistema distribuidor 4. En el tubo de presión 1 hay una membrana cilíndrica 5 o bien un módulo de membrana, especialmente una membrana arrollada, que está alineada coaxialmente con el tubo de presión. El diámetro de la membrana 5 es menor que el diámetro interior del tubo de presión y la longitud de la membrana es tal que la membrana penetra en la zona 3 del tubo de presión que forma el sistema distribuidor 4. El extremo inferior 6 de la membrana que mira hacia el extremo cerrado 2 del tubo de presión forma el lado de entrada para el agua a tratar o bien agua sin tratar. El extremo opuesto 7 de la membrana forma el lado de salida para el concentrado. Coaxialmente se ha previsto un canal de permeato 8 que se extiende a través de la membrana, canal que está cerrado con una tapa ciega 9 en el lado de entrada 6 y por el lado de salida 7 penetra en el sistema distribuidor 4. La membrana queda sujeta además, en la zona del extremo cerrado 2 del tubo de presión, por un soporte.

El sistema distribuidor 4 se describe ahora con ayuda de un ejemplo de ejecución representado en las figuras 2 y 3. El dispositivo distribuidor 4 se compone del área 3 del tubo de presión con el mayor diámetro y una tapa desmontable 11 con un talón 12 en forma de tubo, de conformación interrumpida, dimensionado de manera que puede introducirse en el tubo de presión en unión positiva. En el área 3 del tubo de presión se han previsto, a diferentes alturas del tubo de presión, tres taladros 13, 14, 15 en dirección longitudinal del tubo de presión, uno por encima del otro y, correspondientemente en el lado opuesto, otros tres taladros 13', 14', 15'. En dirección del perímetro se pueden prever otros taladros que corresponden a los taladros 13, 14, 15. Las tuberías de alimentación y salida 130, 140, 150, 130', 140', 150' pueden colocarse en los taladros por medio de una sencilla unión de encaje. La membrana 5 está obturada herméticamente con la pared del sistema distribuidor contra los líquidos, en su extremo que penetra en el sistema distribuidor. De esta manera se forma un primer nivel o bien una primera área en el sistema distribuidor que comprende los taladros inferiores y, por lo tanto, la alimentación del agua sin tratar. Un segunda nivel o bien una segunda área se forma entre el extremo 3 de la membrana y un elemento obturador 17 a través del cual se pasa la salida del permeato 8. Este nivel contiene los taladros 14, 14' siguientes en altura. En este nivel desemboca, además, la salida de concentrado de la membrana. Un tercer plano o bien una tercera área se forma entre la tapa 11 y el elemento obturador 17. Este nivel comprende los taladros 15, 15' a mayor altura, y la salida del permeato de la membrana. En el tipo de ejecución mostrado en la figura 1, el taladro 13 situado por debajo del lado de salida 7 de la membrana forma una línea de alimentación Z para el agua sin tratar, mientras que el taladro opuesto 13' está cerrado con un tapón ciego. Los taladros 14' y 15' opuestos a la línea de alimentación, situados a la altura del lado de salida 7 de la membrana o bien a la altura del extremo del canal de permeato 8, forman una primera salida K para el concentrado o bien una segunda salida P para el permeato. Los taladros 14, 15 opuestos están cerrados.

El sistema distribuidor también puede diseñarse de otra forma desde el punto de vista constructivo, lo importante es que las conexiones del agua sin tratar, del concentrado y del permeato estén conformadas como tres niveles en el sistema distribuidor 4 del tubo de presión 1. El sistema distribuidor está diseñado, además, de manera que al sector de agua sin tratar, al sector del concentrado y al sector del permeato corresponde en cada caso un espacio anular que rodea el eje central de la membrana en forma de anillo. Un espacio anular exterior 18 queda formado entre la pared interior del tubo de presión y la pared exterior de la membrana. Un espacio anular central 19 se forma entre la pared exterior de la membrana y el canal de permeato y un espacio anular interior 20 queda formado por el canal de permeato. Una ventaja del dispositivo según la invención consiste también en la variabilidad con la que se pueden utilizar las conexiones. Por ejemplo, es posible prever todas las conexiones en el lado longitudinal del tubo de presión debido a lo cual es posible instalar el tubo de presión encerrado en una carcasa, por lo menos por tres lados con una pared.

Durante el funcionamiento se conduce el agua sin tratar a presión a través de la tubería de alimentación Z en el nivel inferior formado por el sistema distribuidor hasta llegar al espacio intermedio entre la membrana y la pared interior del tubo de presión que constituye el espacio anular 18 exterior. En la parte frontal inferior 6 de la membrana, que constituye el lado de entrada, entra el agua sin tratar en la membrana. En el lado de salida opuesto 7 de la membrana sale el concentrado hacia el próximo nivel o bien al espacio formado entre la membrana y el elemento obturador 17 donde es evacuado a través de la primera tubería de salida K. El permeato del canal de permeato 8, que forma el tercer espacio anular, se conduce hasta el próximo nivel en altura entre la tapa 11 y el elemento obturador 17 y es evacuado a través de la segunda tubería de salida P.

En contra del dispositivo conocido, en el extremo cerrado 2 del tubo de presión no se ha previsto ninguna tubería de alimentación para el agua a tratar. Debido a esto, el agua a tratar se alimenta a lo largo de la pared exterior de la membrana. No hay espacios muertos con agua estancada, debido a lo cual se reduce considerablemente el riesgo de bioincrustaciones. Otra ventaja del dispositivo consiste en que la alimentación a la membrana es anular. Debido a esto queda garantizado con el dispositivo según la invención que toda la superficie de la membrana recibe la corriente de líquido.

El número y la posición de los taladros en un nivel puede diferir con el fin de hacer posible una alimentación o una evacuación en puntos deseados y con el alcance y del tipo deseados.

Mediante la técnica de conexión por enchufe, como se describió con ayuda del ejemplo de ejecución del sistema distribuidor en la figura 2, es posible conectar de forma sencilla y rápida varios tubos de presión entre si formando así conexiones en serie o en paralelo de tubos de presión. La conexión por enchufe, por lo tanto, tiene claras ventajas frente a una conexión roscada de los tubos de unión.

En otro tipo de ejecución representado en la figura 4 se han unido, como mínimo, dos tubos de presión 30, 31 en forma de una conexión en serie. Los mismos componentes igual que en el tubo de presión según la figura 1 llevan la misma referencia.

El primer tubo de presión 30 está diseñado de forma idéntica al tubo de presión según la figura 2. En el segundo tubo de presión 31 en el nivel superior hay un taladro 15 que no está cerrado. El segundo tubo de presión está conectado con el primer tubo de presión de forma que los taladros 14', 15' en el nivel medio y el nivel superior quedan mirándose y están unidos entre si. Así por ejemplo, el taladro 14 forma con el segundo tubo de presión 31 una línea de alimentación para el concentrado que entra en el lado frontal superior 7 en la membrana del segundo tubo de presión como "agua sin tratar". El lado frontal inferior 6 de la membrana funciona como lado de salida para el concentrado nuevamente generado y el taladro 13 como primera línea de salida K para este concentrado. El nivel superior del primer tubo de presión 30 está unido con el nivel superior del segundo tubo de presión 31 a través de los taladros 15, debido a lo cual es posible que el caudal de permeato del primer tubo de presión se sume al segundo caudal de permeato del segundo tubo de presión.

Durante el funcionamiento, la alimentación del agua sin tratar se realiza a través de la tubería de alimentación Z del primer tubo de presión. El concentrado que sale del primer tubo de presión en el nivel medio es conducido hasta el segundo tubo de presión en el nivel medio como agua sin tratar, donde fluye a través de la membrana 5 en el segundo tubo de presión desde arriba hasta abajo y donde en el taladro 13 del nivel inferior sale como nuevo concentrado. El permeato del segundo tubo de presión sale en el nivel superior y se suma al caudal de permeato del primer tubo de presión. También se pueden conectar más tubos de presión, donde la corriente pasa a través de la membrana de un tercer tubo de presión de nuevo en dirección ascendente.

La figura 5 muestra otro tipo de ejecución de la invención, en la que se han conectado en paralelo, como mínimo dos tubos de presión 40, 41. El primer tubo de presión 40 tiene en el nivel inferior dos taladros 13, 13' no cerrados. En el segundo tubo de presión 41 ninguno de los taladros en el nivel medio y superior está cerrado. El segundo tubo de presión está conectado con el primer tubo de presión en el primer, segundo y tercer nivel a través de los correspondientes taladros de manera que en cada nivel se forma una corriente común de agua sin tratar, concentrado y permeato.

Durante el funcionamiento se alimenta el agua sin tratar a través de la tubería de alimentación Z al primer tubo de presión, donde, igual que en el tubo de presión representado en la figura 1, se descarga el concentrado en el segundo nivel y el permeato en el tercer nivel. Una parte del agua sin tratar que fluye alrededor de la membrana del primer tubo de presión 40 es extraída a través del taladro 13' y llevada al segundo tubo de presión 41 conectado con este taladro a través del correspondiente taladro 13, donde fluye a través de la membrana dispuesta en éste también desde abajo hacia arriba. A través de los taladros unidos entre si en los demás niveles correspondientes pueden descargarse en cada caso juntos el caudal de concentrado y el caudal de permeato de los tubos de presión.

La invención permite, por lo tanto, la colocación consecutiva de varios tubos de presión bien como conexión en serie bien como conexión en paralelo sin necesidad de un sistema de tuberías adicional.

Claims (7)

1. Dispositivo para el tratamiento de un líquido, especialmente de agua, con una carcasa tubular (1; 30, 31; 40, 41) en la que se ha dispuesto un módulo de membrana (5) esencialmente cilíndrico para la separación del líquido en permeato y concentrado, una tubería de alimentación (Z) para el líquido, una primera tubería de salida (K) para el concentrado y una segunda tubería de salida (P) para el permeato, donde la carcasa tubular está cerrada en un extremo (2) y donde la tubería de alimentación y la primera tubería de salida y la segunda tubería de salida están previstas en el área del extremo opuesto y donde la tubería de alimentación, la primera tubería de salida y la segunda tubería de salida están situadas relativamente entre si en un primer, un segundo y un tercer nivel, y donde en el extremo (3) opuesto al extremo cerrado de la carcasa se ha previsto un sistema distribuidor (4), caracterizado porque en el sistema distribuidor (4) el líquido puede fluir por los tres niveles y porque cada nivel está conectado, como mínimo, con una de las tuberías de alimentación o bien descarga, y donde las tuberías de alimentación y descarga han sido previstas en el sistema distribuidor (4) del lado de la periferia relativamente al eje longitudinal de la carcasa, donde en dirección periférica se han previsto en cada nivel, como mínimo, dos taladros (13, 13', 14, 14', 15, 15').

2. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque las tuberías de alimentación o bien de descarga están dispuestas en el sistema distribuidor por el lado periférico todas en un lado una por encima de la otra.

3. Dispositivo según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque el sistema distribuidor y el módulo de membrana forman en la carcasa tres espacios anulares (18, 19, 20) que se extienden en dirección radial alrededor del eje central y son adyacentes, para el agua a tratar, el concentrado y el permeato.

4. Dispositivo según la reivindicación 3, caracterizado porque el dispositivo distribuidor está diseñado de manera que el espacio anular (18) exterior está conectado con la tubería de alimentación (Z) del agua a tratar y con la primera tubería de descarga (K) para el concentrado, y el espacio anular (20) interior está conectado con la segunda tubería de descarga (P) para el permeato.

5. Dispositivo según la reivindicación 3 ó 4, caracterizado porque cada espacio anular está conectado con un nivel.

6. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el sistema distribuidor forma para de la carcasa con taladros (13, 14, 15) para las tuberías de alimentación o bien de descarga y con elementos obturadores (16, 17) para la obturación de los niveles y de las tuberías de alimentación y descarga entre si.

7. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque las tuberías de alimentación o bien de descarga están fijados en la carcasa por medio de conexiones por enchufe.