ES2338604T3 - Aparato dotado de un biorreactor y un modulo de filtracion por membranas, para el tratamiento de un fluido entrante. - Google Patents

Abstract

Aparato para el tratamiento de un fluido entrante, el cual comprende: - un biorreactor con una bañera (2), con un espacio fluido que está previsto para llenarse, por lo menos parcialmente, con un fluido de tratamiento; - una línea de alimentación de fluido (3), susceptible de poder ser descargada al interior de una bañera (2), para alimentar, durante el funcionamiento operativo, con el fluido entrante, al fluido de tratamiento, y mezclarlo y tratarlo, con éste último, de tal forma que se obtenga una mezcla de de fluido (5); y - un módulo de filtración por membranas (12), que comprende una caja (13), con una o más membranas incorporadas (14), un lado de entrada, un lado de permeado, y un lado de retenido, en donde, la caja (13), delimita una cámara de conexión (18), sobre el lado de entrada de las membranas, (4), al interior de cuya caja (13), descarga una línea de entrada de fluido (10), la cual se encuentra conectada al espacio fluido de la bañera (2), y en donde, la caja (13), comprende adicionalmente una línea de descarga de permeado, (15), conectada al lado del permeado, y una línea de descarga de retenido, (16), conectada al lado del retenido, en donde, se suministra una línea de descarga del lavado por chorro de líquido (20), la cual se encuentra conectada a un lado de la cámara de conexión (18), y en el otro lado, descarga hacia el exterior, el espacio fluido, y en donde, una línea de paso a través de alimentación de la mezcla de fluido, desde la bañera (2), hacia la caja (13), es susceptible de poderse cerrar, caracterizado por el hecho de que, la línea de de entrada de fluido (10), descarga al interior de la cámara de conexión (18), a la cual, se encuentra también conectada la línea de descarga del lavado por chorro de líquido, (20) susceptible de poderse cerrar, y se encuentra provista una unidad de control (23), para cerrar la línea de paso a través, de la alimentación de mezcla de fluido, y abrir la línea de descarga del chorro de lavado por líquido, periódicamente, y vice-versa, para limpiar periódicamente, mediante lavado por chorro de líquido, por lo menos el lado de entrada de las membranas (14) y la cámara de conexión (18), dispuesta por debajo de ésta.

Description

Aparato dotado de un biorreactor y un módulo de filtración por membranas, para el tratamiento de un fluido entrante.

La presente invención, se refiere a un aparato para el tratamiento de un fluido entrante, que comprende un biorreactor y un módulo de filtración por membranas, al cual se le hace también referencia como biorreactor de membrana (MRB-[del inglés, membrana biorreactor]-).

Tal tipo de biorreactor de membranas, se conoce, por ejemplo, para la purificación de residuos de agua, y comprende una bañera, la cual se llena parcialmente con lodo activo. Durante el transcurso de la operación, el agua residual, se introduce en la bañera, en donde, ésta, se mezcla con el lodo. Los ingrediente activos, en el lodo, cuidan de la purificación del agua residual. Este proceso, se acelera, incluso todavía más, procediendo a suministrar un gas, usualmente aire, desde la parte inferior a (parte de) la bañera. La mezcla de lodo y de agua residual, se introduce, a continuación, en el módulo de membranas de filtración, en donde se descarga agua purificada, como permeado o producto de la permeación, mientras que, el líquido retenido, partidas contaminadas y partículas de lodo, como retenido, se introducen otra vez, de vuelta, en la bañera. El biorreactor de membranas, es capaz de trabajar con una alta concentración de partículas de lodo, especialmente, si se compara con un sistema convencional, en el cual, el biorreactor, se combina con un tanque o depósito de decantación. Como resultado de ello, el agua purificada descargada, puede ser de alta calidad, y es también incluso posible el utilizar el biorreactor de membranas, para tratar agua de alcantarillado fuertemente contaminada y/o corrientes de residuos de aguas industriales.

Los conocidos biorreactores de membranas, pueden dividirse en dos grupos, como por ejemplo: un sistema de pozo seco o un sistema sumergido. Con el sistema de pozo seco, se procede a emplazar una membrana de pozo seco, fuera de la bañera del biorreactor. Con el sistema sumergido, las membranas, se suspenden en el interior de la bañera del biorreactor. En los años recientes, ambos sistemas, se han desarrollado de tal forma que, éstas, muestran un número incrementado de similitudes. Así, por ejemplo, las membranas del sistema sumergido, se acomodan más y más a menudo, en una caja provista con aperturas de entrada y de salida, caja ésta, la cual, se suspende entonces en la bañera, a modo de arca. Adicionalmente, además, existe un desarrollo en donde, se emplazan más y más instalaciones alrededor de estas cajas, las cuales tienen la función de supervisar el flujo que pasa por estas membranas, con objeto de optimizar las prestaciones técnicas de estas membranas. Esto tiene como resultado un módulo de filtración de membranas, para el propósito del sistema sumergido, el cual se asimilará, de una forma incrementante, al módulo de filtración por membranas, en el sistema de pozo seco.

Un ejemplo de un sistema sumergido con paneles de membrana plana, en un tanque de tratamiento, es el que se da a conocer en la patente europea EP 0 510 328. Un ejemplo de sistema de pozo seco con membranas tubulares, los cuales se encuentran acomodados en un módulo de filtración por membranas, es el que se da a conocer en la patente estadounidense US 5.494.577.

Para ambos sistemas, es desventajoso el hecho de que, las superficies de las membranas, puede ensuciarse rápidamente, y que los pasos de flujo, en el interior de las membranas y/o entre y/o alrededor de las membranas, a menudo, se bloquea, con partículas extrañas, en la corriente de líquido, durante la operación. Estos ensuciamientos y/o bloqueos, se arrastran con el agua residual, tales como los consistentes en pelos, hilos, etc. Los ensuciamientos y/o los bloqueos, puede también ser provocados por partículas deformadas biológicamente o físicamente, o deformadas de otra forma, las cuales resultan de las reacciones entre el lodo y el agua residual. Otra posibilidad, es la consistente en el hecho de que, las suciedades o ensuciamientos, pueden precipitarse o pueden hincharse o de otro modo terminar en las bañeras, las cuales se encuentran usualmente abiertas a los elementos. La consecuencia directa del ensuciamiento y/o bloqueo de los pasos de flujo, es la pérdida efectiva de superficie de las membranas. Adicionalmente, además, ello da como resultado la distribución de de la corriente de líquido, a través de los pasos de flujo, que ya no son homogéneos. Esta distribución no homogénea, conduce a grandes variaciones en la velocidad del líquido y la turbulencia de éste, a lo largo de los pasos de flujo, como resultado de los cuales, puede formarse una costra de partículas, a lo largo de las superficies de las membranas. Esto, a su vez, conduce a un mayor riesgo del bloqueo de (una parte de) los pasos de flujo, como resultado de lo cual, la distribución del líquido, incluso puede perturbarse más. Como resultado de ello, se pierde un cantidad incrementante de superficie efectiva de la membrana y debe suministrarse una cantidad incrementante de energía, con objeto de mantener el flujo de paso a través de los pasos de flujo, los cuales adquieren una dificultad incrementante de fluir a su través.

Con objeto de evitar que los pasos de flujo se ensucien y/o se bloqueen, se conoce el hecho de utilizar un filtro, corriente arriba del módulo de filtración de membranas, con objeto de que, mediante éste, se capturen partículas. No obstante, se ha encontrado el hecho de que, a través del filtro, pueden todavía permanecer partículas del tipo hilo y semejantes, y así, por lo tanto, todavía provocar los problemas anteriormente mencionados, arriba. Adicionalmente, además, se ha encontrado el hecho de que, las partículas incrustadas en el módulo de filtración por membranas, son muy difíciles de eliminar, y que éstas pueden dañar el material de las membranas. Si se observa un ensuciamiento, con los sistemas conocidos, entonces, el módulo de filtración por membranas, se desconecta, se conecta a continuación a una unidad de limpieza, y se limpia manualmente o de forma semiautomática. En este caso, es usual, el hecho de practicar un proceso de limpieza, en los pasos de flujo, consistente en un aplicar un chorro de líquido, a contracorriente, con un líquido de limpieza. Este procedimiento, requiere usualmente un tiempo correspondiente a un porcentaje del 10 al 20% del tiempo de operación o funcionamiento, de un módulo de filtración de membranas. La posibilidad y la frecuencia de este proceso de limpieza, depende del tipo de módulo de filtración por membranas y éste es usualmente, de un orden de magnitud correspondiente a un tiempo que va desde un minuto a 60 minutos. Adicionalmente, además, el módulo de filtración por membranas, puede también limpiarse utilizando un líquido químico de limpieza. Este proceso, en su totalidad, requiere un tiempo tan grande que va desde la media hora hasta algunas pocas horas, por módulo de filtración de membranas, y éste se lleva a cabo, otra vez, a una frecuencia de tiempo que va desde una vez al día hasta una vez a la semana, o una vez al mes, o una vez al año, en dependencia del módulo de filtración de membranas y de la operación. En caso deseado, el módulo de filtración de membranas, puede abrirse, y las membranas bloqueadas, pueden retirarse del módulo en cuestión y, a continuación, puede procederse a eliminar la suciedad, utilizando cepillos, chorros de agua, o cualesquiera otros medios auxiliares mecánicos. Este procedimiento de limpieza, requiere todavía más tiempo de realización del proceso, y es generalmente muy laboriosamente intensivo, y se realiza únicamente en casos de un ensuciamiento y/o bloqueo extremos. En el caso en el que, adicionalmente, se utilice un filtro que tenga aberturas inferiores a 5 mm, ó de una forma más usual, con aberturas inferiores a 3 mm y, de una forma preferible, con aberturas inferiores a 1 mm, corriente arriba del módulo de filtración de membranas, entonces, este filtro, debe limpiarse muy regularmente. Se conoce un aparato en concordancia con el preámbulo de la reivindicación 1, a raíz de la patente alemana DSE 296 20 426.

Es un objeto de la presente invención, el superar por lo menos parcialmente los inconvenientes dados a conocer anteriormente, arriba y/o proporcionar una alternativa que sea susceptible de poderse utilizar. De una forma particular, es un objeto de la presente invención, el proporcionar un biorreactor de membranas eficiente, el cual sea menormente afectado por el ensuciamiento y/o bloqueo.

Este objeto, se logra mediante un aparato en concordancia con la reivindicación 1. El aparato, en este caso, comprende un biorreactor que tiene un pozo seco ó un módulo sumergido de filtración por membranas, módulo éste, el cual se proporciona sobre el lado de entrada, en donde, una cámara de conexión, se deja clara, con una línea de descarga que descarga hacia fuera el espacio fluido. Esta línea de descarga, se encuentra provista con un elemento de cierre controlable. Se encuentra también provista, una línea de paso de fluido de la mezcla de fluido, desde el espacio fluido de la bañera, hasta la cámara de conexión, con un elemento de cierre controlable. Adicionalmente, además, se encuentra provista una unidad de control para cerrar la línea de paso de fluido de la mezcla de fluido, y que abre la línea de descarga en el momento de deseado, y vice-versa. Como resultado de ello, es posible, de una forma ventajosa, el proceder a la limpieza por chorro de líquido, de una forma automática, de por lo menos el lado de entrada de esta membrana, y de la cámara de conexión que se encuentra por debajo de ella. Durante el proceso de limpieza por chorro de líquido, las partículas sucias e incrustadas, se liberan del lado de entrada y/o de las superficies de las membranas, y se descargan hacia el exterior del espacio fluido, vía la línea vía la línea de descarga abierta. Cuando ha finalizado el proceso de la limpieza de lavado por chorro de líquido, como por ejemplo, después de que haya transcurrido un período de tiempo predeterminado, el proceso de tratamiento, puede ser reanudado inmediatamente, procediendo a cerrar, otra vez, la línea de descarga, y abriendo la línea de paso de introducción a través, de la mezcla de
fluido.

Se ha encontrado, en la práctica, el hecho de que, la etapa de lavado por chorro de líquido, de una forma ventajosa, si se repite regularmente, después de un cierto período de tiempo de operación o funcionamiento normal del aparato, asegura el hecho de que, la presión del lado de entrada del módulo de filtración de membranas, pueda permanecer estable, durante un prolongado período de tiempo. Esto se encuentra conectado con el hecho de que, la etapa de limpieza por chorro de líquido, asegura que, el ensuciamiento y/o bloqueos de los pasos de flujo de las membranas, se limpia(n), apartándolos, de una forma eficiente. Adicionalmente, además, se ha encontrado el hecho de que, la etapa de limpieza mediante chorro de líquido, deja intactos las superficies de las membranas, los pasos de flujo, así como también el lado de entrada de los pasos de flujo.

La sucesión de un período de tiempo de tratamiento del fluido, y de un período de tiempo de limpieza con chorro de líquido, es el que se prefiere, en el caso de un ciclo de filtración. Después de un determinado número de ciclos de filtrado, es posible el utilizar otros procedimientos de limpieza, con objeto de mejorar adicionalmente las prestaciones técnicas de la membrana. Debe tenerse una especial consideración, en cuanto al hecho de limpiar el módulo, mediante chorro líquido, con el suministro de aire a presión, el uso de agentes químicos de limpieza, y/o mediante el desmontaje del módulo de filtración por membranas, con objeto de tener la capacidad de limpiar las partes de una forma separada.

En concordancia con una forma particular de presentación, la unidad de control, se encuentra equipada con un contador, para iniciar periódicamente la etapa de limpieza por chorro de líquido. El contador, debe ajustarse, en este caso, a un valor comprendido dentro de unos márgenes situados entre 0, 1-1000 horas, de un forma particular, entre 0,2-1000 horas y, de una forma más particular, entre 1-24 horas. Cuando el contador alcanza el valor preajustado, la unidad de control, asegura el hecho de que, la línea de alimentación de paso a través, de la mezcla de fluido, se encuentre cerrada, y que la línea de descarga se encuentre abierta.

En otra forma de presentación, la unidad de control, se designa para iniciar el proceso de limpieza por agua o líquido, en dependencia de los valores relativos a las prestaciones técnicas del módulo de filtración por membranas. Esto puede realizarse, por ejemplo, procediendo a mediar la presión, en ciertas posiciones, dentro del módulo de filtración por membranas, o registrando la cantidad de energía dentro de módulo de filtración por membranas o registrando la cantidad de energía la cual se requiera, con objeto de hacer pasar el fluido a través de los pasos de flujo de las membranas. Es igualmente posible, una combinación de los mecanismos iniciadores.

El tiempo requerido para la etapa de limpieza por chorro de agua o líquido, puede ser dependiente de los ensuciamientos y/o bloqueos observados en los pasos de flujo, pero puede también ajustarse a valores fijos.

En una forma particular de presentación, la línea de alimentación de paso a través, de la mezcla de fluido, la cual es susceptible de poderse cerrar, se encuentra formada por la línea de entrada de fluido, la cual descarga hacia el interior de la cámara de conexión del módulo de filtración de membranas. En este extremo, la línea de entrada de fluido, se encuentra provista de un elemento de cierre controlable. Esta forma de presentación, es particularmente ventajoso, en combinación con un módulo de filtración de membranas de pozo seco. En una variante de ésta, el módulo de filtración de membranas, se sumerge en el espacio fluido de una sub-bañera. En este caso, la cámara de conexión del módulo de filtración por membranas, se encuentra entonces provisto con una o más aberturas de entrada de flujo. La línea de paso a través, de alimentación de la mezcla de fluido, puede encontrarse formada, en este caso, por una conexión de flujo, entre el espacio fluido de la bañera y el espacio fluido de la sub-bañera. Esta concentración de flujo, puede entonces encontrarse provista con un elemento de cierre controlable.

En una forma preferida de presentación, es posible el proporcionar una línea de alimentación de líquido de limpieza por chorro líquido, en el lado del permeado y/o en lado del retenido y/o en la cámara de conexión del módulo de filtración por membranas. El líquido de limpieza por chorro líquido, puede entonces asegurar el hecho de que, tiene lugar una limpieza por chorro líquido más completa y una descarga de las suciedades y/o bloqueos más completa, hacia más allá del espacio fluido, durante la etapa de limpieza por chorro líquido. En dependencia del ensuciamiento y del bloqueo observados, el líquido de limpieza por chorro líquido, puede suministrase a una presión significativamente superior, que la de la presión de fluido en módulo, durante el tratamiento. De una forma particular, la presión del líquido de limpieza mediante chorro líquido, puede ser de más de 1-20 veces mayor que la correspondiente a la presión del fluido, durante el funcionamiento operativo, pudiendo ser, de una forma más particular, más de 3-10 veces mayor que ésta.

En una variante, o adicionalmente a suministrar líquido de limpieza por chorro líquido, puede también utilizarse, de una forma ventajosa, el fluido que ya se encuentra presente dentro del módulo de filtración de membranas. Así, por ejemplo, si los pasos de flujo de las membranas tienen una longitud de 1-6 metros y estos pasos de flujo se encuentran posicionados en orden de disposición correspondiente a un posicionamiento en la dirección vertical, por encima de la cámara de conexión, existe entonces una presión de fluido, que es más que suficiente, en estos pasos de flujo, como resultado de la fuerza de la gravedad. Esta presión del fluido, asegura el hecho de que, los pasos de flujo, en la cámara de conexión, se limpian automáticamente, mediante chorro líquido, con el fluido que se encuentra en el interior de los pasos de flujo, tan pronto como se cierra la línea de alimentación de paso a través, de la mezcla de fluido, y se abra la línea de descarga.

La suspensión que se ha descargado, vía la línea de descarga, a más allá del espacio fluido, puede recolectarse en un tanque externo de decantación, y así, subsiguientemente, introducirse de nuevo en la bañera del biorreactor, opcionalmente, después de una purificación adicional, por mediación de un filtro. Así, de este modo, es posible, de una forma ventajosa, el mantener la concentración del fluido de tratamiento, en el biorreactor, al nivel deseado. En la práctica, esto puede también asegurar, de una forma ventajosa, una limpieza periódica del fluido de tratamiento, de tal forma que ya no se requiera una limpieza o cambio periódicos de la cantidad de fluido de tratamiento, en su totalidad, en la bañera. Esto reduce, de una forma significativa, el período de tiempo improductivo del aparato. Es también posible el descargar (parte de) la suspensión, a la parte exterior. No obstante, en este caso, el fluido de tratamiento, deberá suministrarse a la bañera, regularmente, como una medida de compensación.

En una forma preferida de presentación, se encuentran provistos medios de distribución de gas, los cuales efectúan la descarga en el interior de la cámara de conexión del módulo de filtración de membranas. Durante el tratamiento del fluido, estos medios de distribución de gas, suministran burbujas de gas, las cuales, a su vez, aseguran el hecho de que, el fluido, se transporte a través de los pasos de flujo del módulo. De una forma ventajosa, es también posible el limpiar los medios de distribución de gas, durante la etapa de limpieza por chorro de líquido, como por ejemplo, mediante el incremento temporal del la presión de suministro del gas. Así, de este modo, se evita el hecho de que, los medios de distribución de gas, requieran una presión alta, de una forma incrementante, con objeto de capacitar el suministro de gas, durante el tratamiento del fluido. Otras posibilidades de limpieza de estos medios de distribución de gas, son las de una limpieza por chorro líquido, con un fluido, por ejemplo, permeado, o un líquido al cual se le han añadido productos químicos de limpieza.

Las formas adicionalmente preferidas de presentación de la presente invención, se definen en las subreivindicaciones.

La invención, se refiere, también, a un procedimiento para la limpieza de las membranas y del lado de entrada de un módulo de filtración de membranas de un aparato en concordancia con la presente invención, tal y como se define en la reivindicación 14, así como el uso de tal tipo de aparato, en concordancia con la reivindicación 15.

La invención, se explicará ahora, de una forma más detallada, con referencia a los dibujos anexados, en los cuales:

La figura 1, muestra el diagrama de una vista de una forma de presentación del aparato en concordancia con la presente invención, con un módulo de filtración de membranas, de pozo seco;

La figura 2, muestra una vista correspondiente a la de la figura 1, con módulos de filtración de membranas, sumergidos;

La figura 3, muestra una vista parcial de la figura 1, de una variante de la forma de presentación del módulo de filtración de membranas;

La figura 4, muestra una vista correspondiente a la de la figura 3, de una segunda variante de la forma de presentación;

La figura 5, muestra una vista correspondiente a la de la figura 3, de una tercera segunda variante de la forma de presentación;

La figura 6, muestra un diagrama de una vista, en mayor detalle, de una variante de la forma de presentación de la figura 1;

La figura 7, muestra un diagrama de una vista de un módulo de membranas de filtración, con membranas en forma de placas;

La figura 8, muestra una vista correspondiente a la de la figura 7, con membranas tubulares, emplazadas en una fila;

La figura 9, muestra una vista correspondiente a la de la figura 7, con membranas tubulares, en haz.

La figura 10, muestra una vista ampliada de una forma magnificada, de un módulo de filtración de membranas, que se explota con varias membranas tubulares en haz.

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En la figura 1, el aparato para el tratamiento de un fluido, se indica, en su totalidad, mediante el número de referencia 1. El aparato 1, comprende un biorreactor con una bañera 2, con un espacio fluido, el cual contiene una biomasa, de una forma particular, lodo activo. Una línea de alimentación de fluido, 3, se abre hacia el interior de la bañera 2, mediante cuya línea de alimentación de fluido, 3, se hace pasar agua residual, a la bañera 2. En la línea de alimentación de fluido, 3, existe un filtro 4, por medición del cual, se lleva a cabo una primera purificación del agua residual. Esto puede ser un filtro, con una anchura de malla específica, o una zona de distribución de diferentes anchuras de malla. En la bañera 2, el agua residual se mezcla con el lodo activo, y como resultado de ello, se forma una mezcla de fluido, 5. El primer de distribución de gas, 7, descarga en el interior del fondo de la bañera 2, a través de cuyo medio de distribución de gas, 7, se añade gas a (parte de) la mezcla de fluido, 5. En la mezcla de fluido 5. En la mezcla de fluido 5, el agua residual, se limpia adicionalmente por mediación de, inter alia, reacciones aeróbicas, con las partículas de lodo activo. En dependencia de la geometría de la bañera 2, la localización de medio de distribución de gas, 7, y los modelos patrón en la bañera 2, pueden resultar diferentes zonas de reacción de gas. La mezcla de fluido 5, se suministra a un módulo de membrana de filtración, 12, vía una línea de entrada de fluido 10. Es posible el incorporar otro filtro, en esta línea de alimentación, así como también con objeto de recuperar los componentes de la suciedad que no hayan sido recuperados con anterioridad y/o que se hayan formado durante las reacciones. El módulo de filtración por membranas, 12, comprende un caja 13, en la cual, existe una superficie de membranas 14. En el lado de permeado de la membrana 14, se encuentra provista un línea de descarga del permeado, 15. En el lado del retenido de la membrana 14, se encuentra provista una línea de descarga del retenido, 16. La línea de descarga del retenido, 16, se abre hacia el interior de la bañera 2. En el lado de entrada del módulo 12, es decir, allí en donde la línea de entrada de fluido, 10, se une a la caja 13, existe una cámara de conexión 18. El segundo medio de distribución de gas, 19, descarga en el interior del fondo de la cámara de conexión 18. Esto asegura el hecho de que, la superficie de las membranas, 14, se mantiene limpia, por mediación del tratamiento con gas, durante el tratamiento de fluido, y asegura el hecho de que, la mezcla de fluido, se transporte a lo largo y a través de la superficie de membranas, 14.

En concordancia con la invención, la cámara de conexión, 18, se encuentra provista de una línea de descarga, 20. La línea de descarga, 20, se encuentra provista de válvula de corte controlable, 21. La línea de entrada de fluido, se encuentra igualmente provista de un válvula de corte controlable, 22. Se encuentra provista una unidad de control 23, para controlar las válvulas de corte, 21 y 22. Subsiguientemente a un período de tiempo de tratamiento del fluido, en el cual se procede a descargar agua limpia, vía la línea de descarga de permeado 15, y en la cual, el fluido retenido, se conduce de vuelta a la bañera 2, alimentándola, vía la línea de descarga de retenido 16, en concordancia con la invención, tiene lugar una etapa de limpieza mediante chorro líquido, en cada caso, por mediación de una actuación apropiada de las válvulas de corte, 21 y 22, vía la unidad de control 23. En este caso, la válvula de corte 22 de la línea de entrada de fluido, 10, se cierra y, la válvula de corte 21 de la línea de descarga 20, se abre. El fluido el cual se encuentra en el interior del módulo de las membranas de filtración, 12 (en el lado del retenido), se encuentra entonces libres, para fluir, apartándose, en una dirección en sentido corriente abajo, en una vía de un solo sentido, vía la cámara de conexión 18, hacia la línea de descarga, 20, abierta. Este repentino flujo en dirección corriente abajo, asegura, de una forma muy eficiente, el hecho de que, los componentes de la suciedad, en el interior del módulo de filtración de membranas, 12, tanto a lo largo de la superficie de las membranas, como en la cámara de conexión, 18, se descarguen hacia fuera del módulo 12. Tan pronto como ha terminado el proceso de limpieza por chorro de líquido, la unidad de control 23, asegura el hecho de que, la válvula de corte 21 de la línea de descarga 20, se cierre de nuevo, y que, la válvula de corte 22 de la línea de entrada de fluido, 10, se abra de nuevo. Entonces, puede llevarse a cabo otro tratamiento de fluido, después del cual, puede llevarse a cabo otra etapa de limpieza mediante lavado por chorro líquido, etc.

La línea de descarga 20, finaliza por encima del depósito de decantación 25. Los contenidos de este depósito de decantación 25, pueden descargarse al interior un receptáculo externo, a tiempos programables. Es también posible, el proceder a introducir los contenidos del depósito de decantación 35, o parte de éstos, de nuevo, de vuelta a la bañera 2, vía la línea de descarga de decantación, 26. La línea de descarga de sedimento, 26, puede encontrarse provista, de una forma opcional, de un filtro 27.

La bañera 2, se encuentra también provista de una línea de descarga de drenaje, 29, vía la cual, puede drenarse lodo, de una forma usual, y de una forma discontinúa.

La figura 2, muestra una variante, con dos módulos de filtración sumergidos. Los componentes idénticos, se identifican, en este caso, mediante los mismos números de referencia que en la figura 1. El aparato, comprende una sub-bañera separada, 34, con un espacio fluido, el cual se encuentra en conexión fluida, vía el espacio fluido existente en la bañera 2, vía las líneas de descarga 35, 36. En el espacio fluido de la sub-bañera 34, se encuentran sumergidos dos módulos de filtración por membranas, 38. Cada módulo de filtración de membranas, 38, comprende una caja circundante, 40, que contiene las superficie de membranas 14. En el lado del fondo, la caja 40, delimita un cámara de conexión 42, la cual, a su vez, se encuentra provista de una línea de descarga, con capacidad de cierre, 20, la cual descarga hacia fuera del espacio fluido de la sub-bañera 34. La localización de la entrada de entrada de fluido, no puede especificarse de una forma tan clara como en el caso de una forma de presentación consistente en pozo seco, y forma parte de una o más aberturas de entrada de flujo, en la cámara de conexión 42, en la cual, la mezcla de fluido, procedente de la sub-bañera 34, se mezcla con el gas, que se introducido mediante el medio de distribución de gas, 19, y cuya mezcla ésta, pasa o lo largo y a través de la superficie de las membranas, 14. El diseño exacto de la línea de entrada de fluido, depende de la forma de presentación del módulo de filtración por membranas, sumergido, 38.

La línea de alimentación, 35, se encuentra provista de un válvula de corte controlable, 43. A continuación de un período de tiempo de tratamiento, puede entonces llevarse a cabo una etapa de limpieza mediante lavado por chorro líquido, por mediación de una actuación apropiada de las válvulas de corte, 21 y 43, vía la unidad de control 23. En este caso, la válvula de corte 43 de la línea de alimentación 35, se cierra y, la válvula de corte 21 de la línea de descarga 20, se abre. El fluido el cual se encuentra en la sub-bañera 34, y en el interior de los módulos de filtración por membranas, 38, se encuentra entonces libre para fluir, apartándose, para avanzar en la dirección corriente abajo, en un solo movimiento de avance, a las líneas de descarga 20, vía las cámaras de conexión 42. El nivel de mezcla de fluido, en la sub-bañera 34, caerá, en este caso, al nivel de la cámara de conexión 42, en el momento en que, la línea de descarga 20, se inician, en su función, en la conexión de la cámaras 42. En caso deseado, las líneas de descarga, pueden también iniciarse en su función, a un nivel inferior y/o encontrarse provistas de aperturas de entrada de flujo, a un nivel inferior, de tal forma que, la sub-bañera 34, pueda vaciarse más, o incluso de vaciarse de una forma completa. Tan pronto haya finalizado el proceso de limpieza mediante lavado por chorro de líquido, la unidad de control 23, asegura, de nuevo, el hecho de que, la válvulas de corte 21, se cierren, y que la válvula de corte 43, se
abra.

La figura 2, muestra adicionalmente, además, el hecho de que se encuentra provisto un pre-filtro 45 adicional, en la parte superior de la cámara de conexión 42, con objeto de proteger contra el bloqueo, el lado de entrada de flujo de la membrana, el cual se encuentra en el interior de las membranas de filtración. Este pre-filtro adicional, 45, se limpiará también, mediante lavado por chorro de líquido, de una forma eficiente, durante cada etapa de limpieza de lavado por chorro de líquido, después de lo cual, la suspensión resultante, se descarga, vía la línea de descarga 20. El pre-filtro 45, puede suplementar o incluso superar la función de cualquier filtro, en la línea de alimentación 35.

Para la etapa de limpieza mediante lavado por chorro de líquido, las formas de presentación de las figuras 1 y 2, usan el fluido que se encuentra en los módulos de filtración por membranas. Con la variante que se muestra en la figura 3, se encuentra adicionalmente provista una línea de alimentación de líquido de limpieza por chorro de líquido, 50, y ésta se encuentra conectada al lado del permeado del módulo 12. Durante la etapa de limpieza mediante lavado por chorro de agua, la válvula de corte 51 de la línea de alimentación de líquido de limpieza por lavado por chorro líquido, 50, se encuentra temporalmente abierta, mediante la unidad de control. Como resultado de ello. Como resultado de ello, el espacio que se encuentra en el interior del módulo 12, incluyendo las superficies de las membranas, 14, y la cámara de conexión 28, se limpian adicionalmente, mediante lavado por chorro de líquido. La figura 4, muestra una variante, en la cual, la línea de alimentación de líquido de limpieza por chorro de líquido, 50, susceptible de poderse cerrar, se encuentra conectada al lado del retenido del módulo 12. La figura 5, muestra una variante, en la cual, la línea de alimentación de líquido de limpieza por lavado de chorro 50, susceptible de poderse cerrar, se encuentra conectada a la cámara de conexión 18 del módulo 12. Mediante estas variables, puede realizarse, también, un mejora adicional de la etapa de limpieza mediante lavado por chorro de líquido. Es también posible, el proporcionar una combinación de las líneas de alimentación de líquido de limpieza mediante lavado por chorro de líquido, la cual se muestra en las figuras 3-5, de tal forma que, en dependencia del ensuciamiento y/o bloqueo observados, puedan abrirse una o más de estas líneas de alimentación de líquido de limpieza mediante lavado por chorro de líquido.

La figura 6, muestra una variante de la figura 1, en la cual, los componentes idénticos, se identifican mediante los mismos números de referencia. Abajo, a continuación, se discutirán únicamente las diferencias, de una forma resumida. El primer medio de distribución de gas, se encuentra formado, en este caso, por un panel de distribución, provisto de una pluralidad de aperturas de salida de flujo, el cual se extiende por encima del fondo de la bañera 2, y se encuentra conectado a un ventilador 60. Con objeto de tener la capacidad de pasar la mezcla de fluido a través del módulo de filtración de membranas, 12, con una fuerza mayor, se encuentra provista una bomba 62, en la línea de alimentación de fluido 10, susceptible de poderse cerrar. El segundo medio de distribución de gas, 19, en la cámara de conexión 18, se encuentra provisto se provee de gas, vía un ventilador 64. Se encuentra provista una válvula de corte, controlable, 65, entre el ventilador 64 y el segundo medio de distribución de gas, 19. El módulo 12, se encuentra provisto de dos paneles de membranas 14, entre los cuales, se deja claro un paso de flujo, 68, se deja claro, el cual forma el lado del retenido. En su parte superior, este paso de flujo, 68, se abre hacia fuera, penetrando en una cámara 69, la cual se encuentra conectada al espacio fluido, en la bañera 2, vía la línea de descarga de retenido, 16. La línea de descarga de retenido 16, se encuentra adicionalmente provista de una ramificación 70, para la descarga del retenido, hacia otra localización, en caso deseado.

En el lado exterior de los paneles de membranas 14, se encuentra situado el lado de permeado, 72, al cual se encuentra conectada la línea de descarga de permeado 15. La línea de descarga de permeado 15, se encuentra provista de una válvula de corte controlable, 74, vía la cual, la línea de descarga de permeado 15, en caso deseado, puede cerrarse, durante la etapa de limpieza mediante lavado por chorro de líquido. Adicionalmente, además, la línea de descarga de permeado, 15, comprende una bomba 75, para la descarga presurizada del fluido limpio (que se ha limpiado). El fluido limpio (limpiado), puede entonces descargarse a un receptáculo 76 y/o a una localización externa (no mostrada en ningún detalle más). Desde el receptáculo 76, el líquido tratado, puede suministrarse como líquido como líquido de limpieza por chorro líquido, al módulo 12, vía la línea de alimentación 50 de líquido de limpieza mediante lavado por chorro líquido, durante la etapa de limpieza mediante lavado por chorro líquido. Con objeto de tener la capacidad de suministrar el líquido de limpieza mediante lavado por chorro líquido, a una presión suficiente, se proporciona una bomba 78.

El depósito de decantación 25, se encuentra provisto de una línea de descarga de sedimento, 80, susceptible de poderse cerrar. Adicionalmente, además, la línea de descarga de sedimento, 26, que conduce de vuelta a la bañera, se encuentra provista de una bomba 81, y la línea de descarga de sedimento, 25, descarga ahora, hacia el interior del filtro 4, provisto en la línea de alimentación de fluido, 3. Así, de este modo, se consigue un aparato de tratamiento, multifuncional, en el cual, se recurre al uso de fluido tratado, y de retenido o suspensión descargados, respectivamente, de una forma eficiente.

La figura 7, muestra una variante de un módulo de filtración de membranas, en el cual, los componentes idénticos, se identifican, otra vez, mediante los mismos números de referencia, del mismo modo que en las figuras precedentes. Puede verse claramente, el hecho de que, las membranas 14, en este caso, son del tipo de forma plana. El pre-filtro 45, el cual se encuentra provisto en la parte superior de la cámara de conexión 18, puede también verse de una forma clara.

La figura 8, muestra una variante de la figura 7, en la cual, las membranas 14, comprenden una pluralidad de fibras huecas o capilares, emplazadas en filas, de forma contigua, las unas con respecto a las otras.

La figura 9, muestra una variante de la figura 7, en la cual, las membranas 14, comprenden una pluralidad de fibras huecas o capilares, situadas en un orden de distribución correspondiente a un haz.

En varias fibras huecas o capilares o tubitos, emplazados de una forma contigua, las unas con respecto a las otras, éstas se utilizan como membranas, de una forma particular, en forma de haz, puesto que éstas, pueden formar, conjuntamente y de una forma ventajosa, un pre-filtro. Esto puede convertir a la función del pre-filtro 45 suministrado en la figura 9 y/o al posible filtro en la línea de entrada de fluido mencionado anteriormente, arriba, en obsoleto, o facilitar de una forma significativa la labor de éste. Así, de este modo, puede entonces seleccionarse una anchura de malla más grande, para el pre-filtro 45. La figura 10, muestra la forma en la que la pluralidad de fibras de huecas o capilares o pequeños tubos, trabajan como un pre-filtro.

Son posibles muchas variantes, adicionalmente a las formas de presentación ilustradas aquí, en este documento. Así de, este modo, las membranas y/o los módulos de filtración por membranas, pueden disponerse en un orden de distribución, que puede estar orientado horizontalmente o verticalmente, o en otras posiciones. Con la variante sumergida, es también posible el emplazar los módulos de filtración por membranas, directamente en la bañera. En caso deseado, puede emplazarse una pared divisoria en la bañera, entre la sección en donde se encuentra dispuesto el módulo de filtración de membranas, y la sección en donde los fluidos entrantes fluyen al interior.

Adicionalmente, además, la invención, puede utilizarse con todos los tipos de membranas, de una forma independiente, en cuanto a lo referente a su forma (como por ejemplo, pero no de una forma exclusiva en cuanto a ello, plana ó de cualquier diámetro posible), el lado de filtración (lado interior o lado exterior), o el material (como por ejemplo, polímero o cerámica).

Adicionalmente, además, la invención, puede utilizarse con cualquier procedimiento de membranas, del cual forme parte una biorreactor de membrana. Actualmente, los procedimientos más usuales, son aquéllos a los que se les hace referencia como procedimientos de microfiltración o de ultrafiltración, pero son también posibles otros procedimientos de membranas, tales como los nanofiltración, y de osmosis inversa/hiperfiltración.

Así, de este modo, en concordancia con la presente invención, se proporciona un biorreactor de membranas, con una acción significativamente mejorada, debido a la característica de limpiar periódicamente los módulos de filtración de membranas, mediante lavado por chorro de líquido, y en caso deseado, en combinación con el anterior, el medio de distribución de gas, con línea de descarga hacia exterior del espacio fluido. La etapa de fluidificación, se combina, de una ventajosa, con la limpieza integrada del tratamiento fluido, y el drenaje periódica de éste, respectivamente.

Claims (15)

1. Aparato para el tratamiento de un fluido entrante, el cual comprende:

- un biorreactor con una bañera (2), con un espacio fluido que está previsto para llenarse, por lo menos parcialmente, con un fluido de tratamiento;

- una línea de alimentación de fluido (3), susceptible de poder ser descargada al interior de una bañera (2), para alimentar, durante el funcionamiento operativo, con el fluido entrante, al fluido de tratamiento, y mezclarlo y tratarlo, con éste último, de tal forma que se obtenga una mezcla de de fluido (5); y

- un módulo de filtración por membranas (12), que comprende una caja (13), con una o más membranas incorporadas (14), un lado de entrada, un lado de permeado, y un lado de retenido,

en donde, la caja (13), delimita una cámara de conexión (18), sobre el lado de entrada de las membranas, (4), al interior de cuya caja (13), descarga una línea de entrada de fluido (10), la cual se encuentra conectada al espacio fluido de la bañera (2), y en donde, la caja (13), comprende adicionalmente una línea de descarga de permeado, (15), conectada al lado del permeado, y una línea de descarga de retenido, (16), conectada al lado del retenido,

en donde, se suministra una línea de descarga del lavado por chorro de líquido (20), la cual se encuentra conectada a un lado de la cámara de conexión (18), y en el otro lado, descarga hacia el exterior, el espacio fluido, y

en donde, una línea de paso a través de alimentación de la mezcla de fluido, desde la bañera (2), hacia la caja (13), es susceptible de poderse cerrar,

caracterizado por el hecho de que,

la línea de de entrada de fluido (10), descarga al interior de la cámara de conexión (18), a la cual, se encuentra también conectada la línea de descarga del lavado por chorro de líquido, (20) susceptible de poderse cerrar, y

se encuentra provista una unidad de control (23), para cerrar la línea de paso a través, de la alimentación de mezcla de fluido, y abrir la línea de descarga del chorro de lavado por líquido, periódicamente, y vice-versa, para limpiar periódicamente, mediante lavado por chorro de líquido, por lo menos el lado de entrada de las membranas (14) y la cámara de conexión (18), dispuesta por debajo de ésta.

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2. Aparato, según la reivindicación 1, en donde, la línea paso a través, de la alimentación de mezcla de fluido, susceptible de poderse cerrar, se encuentra formada por la línea de entrada de fluido (10), la cual se encuentra provista de un elemento de cierre (22), y la cual descarga al interior de la cámara de conexión (18).

3. Aparato, según la reivindicación 1 ó 2, en donde, una línea de alimentación del líquido de limpieza mediante lavado por chorro líquido, controlable mediante la unidad de control, se encuentra conectada al lado del permeado del módulo de filtración por membranas.

4. Aparato, según una cualquiera de las reivindicaciones 1 ó 2, en donde, una línea de alimentación del líquido de limpieza mediante lavado por chorro líquido, controlable mediante la unidad de control, se encuentra conectada al lado del retenido, del módulo de filtración por membranas.

5. Aparato, según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde, una línea de alimentación externa del líquido de limpieza mediante lavado por chorro líquido, controlable mediante la unidad de control, se encuentra conectada a la línea paso a través, de la alimentación de mezcla de fluido, susceptible de poderse cerrar.

6. Aparato, según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde, la línea de descarga del líquido de limpieza mediante chorro por líquido, descarga al interior de un depósito de decantación.

7. Aparato, según la reivindicación 6, en donde, el depósito de decantación, se encuentra provisto de una línea de descarga de sedimento, que conduce de vuelta a la bañera.

8. Aparato, según la reivindicación 7, en donde, la línea de descarga del líquido de limpieza mediante chorro por líquido, desde el depósito de decantación, a la bañera, pasa a través de un filtro.

9. Aparato, según la reivindicación 6, en donde, el depósito de decantación, está provisto de una línea de descarga, hacia un sistema externo, distinto de la bañera.

10. Aparato, según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde, la línea de descarga del retenido, conduce de vuelta a la bañera.

11. Aparato, según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde, se encuentra provisto un primer medio de distribución de gas, el cual descarga al fondo del espacio de fluido de la bañera.

12. Aparato, según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde, se encuentra provisto un segundo primer medio de distribución de gas, el cual descarga al interior de la cámara de conexión del módulo de filtración por membranas.

13. Aparato, según la reivindicación 12, en donde una línea de alimentación de líquido de limpieza mediante lavador por chorro de líquido, controlable mediante la unidad de control, se encuentra conectado al medio de distribución de gas.

14. Procedimiento para limpiar las membranas y el lado de entrada de un módulo de filtración por membranas, de un aparato en concordancia con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, el cual comprende las siguientes etapas:

- llenado de la bañera, con un fluido de tratamiento;

- alimentación, con un fluido de entrada, al fluido de tratamiento presente en la bañera, y mezclado y tratamiento de éste, con este último fluido, de tal forma que se obtenga una mezcla de fluidos;

- alimentación, con la mezcla de fluidos, al módulo de filtración por membranas;

- descarga del permeado filtrado por un retenido, por las membranas;

- cerrar la línea de alimentación a través, de la mezcla de fluidos, y abrir la línea de descarga del lavado por chorro de líquido, periódicamente, de tal forma que se limpien mediante lavado por chorro de líquido, por lo menos el lado de entrada de las membranas, y la cámara de conexión del módulo de filtración por membranas, dispuesta por debajo de ésta.

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15. Uso de un aparato, según una cualquiera de las reivindicaciones 1-13, para la purificación de agua residual.