ES2371192A1 - Filtro de pretratamiento y acondicionamiento de agua del tipo de lecho granular cerrado a presion con medios de lavado a contracorriente. - Google Patents
Filtro de pretratamiento y acondicionamiento de agua del tipo de lecho granular cerrado a presion con medios de lavado a contracorriente. Download PDFInfo
- Publication number
- ES2371192A1 ES2371192A1 ES200931184A ES200931184A ES2371192A1 ES 2371192 A1 ES2371192 A1 ES 2371192A1 ES 200931184 A ES200931184 A ES 200931184A ES 200931184 A ES200931184 A ES 200931184A ES 2371192 A1 ES2371192 A1 ES 2371192A1
- Authority
- ES
- Spain
- Prior art keywords
- filter
- water
- air
- injection
- treatment
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 111
- 230000003750 conditioning effect Effects 0.000 title claims abstract description 27
- 238000005406 washing Methods 0.000 title claims abstract description 14
- 238000002203 pretreatment Methods 0.000 title abstract description 28
- 238000001816 cooling Methods 0.000 title 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims abstract description 75
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims abstract description 75
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims abstract description 43
- 238000010612 desalination reaction Methods 0.000 claims abstract description 30
- 238000011282 treatment Methods 0.000 claims abstract description 24
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 21
- 238000000746 purification Methods 0.000 claims abstract description 10
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 claims abstract description 9
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 claims abstract description 9
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims description 14
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 14
- 238000005273 aeration Methods 0.000 claims description 12
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 11
- 238000001223 reverse osmosis Methods 0.000 claims description 8
- 239000004576 sand Substances 0.000 claims description 7
- 239000012634 fragment Substances 0.000 claims description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 6
- 239000011435 rock Substances 0.000 claims description 5
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- RHZUVFJBSILHOK-UHFFFAOYSA-N anthracen-1-ylmethanolate Chemical compound C1=CC=C2C=C3C(C[O-])=CC=CC3=CC2=C1 RHZUVFJBSILHOK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000003830 anthracite Substances 0.000 claims description 3
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 claims description 3
- 239000002223 garnet Substances 0.000 claims description 3
- 238000011085 pressure filtration Methods 0.000 claims description 3
- 239000008262 pumice Substances 0.000 claims description 3
- 239000002699 waste material Substances 0.000 claims description 3
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 2
- 239000004575 stone Substances 0.000 claims description 2
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 abstract description 9
- 239000002245 particle Substances 0.000 abstract description 3
- 230000035515 penetration Effects 0.000 abstract description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 11
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 9
- 238000011001 backwashing Methods 0.000 description 6
- 239000013505 freshwater Substances 0.000 description 6
- 239000013535 sea water Substances 0.000 description 6
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 5
- 238000013461 design Methods 0.000 description 5
- 239000010865 sewage Substances 0.000 description 4
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 3
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 3
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 3
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 2
- 238000005345 coagulation Methods 0.000 description 2
- 230000015271 coagulation Effects 0.000 description 2
- OSVXSBDYLRYLIG-UHFFFAOYSA-N dioxidochlorine(.) Chemical compound O=Cl=O OSVXSBDYLRYLIG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 2
- 238000005189 flocculation Methods 0.000 description 2
- 230000016615 flocculation Effects 0.000 description 2
- 238000001033 granulometry Methods 0.000 description 2
- -1 gravel Chemical compound 0.000 description 2
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 2
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 2
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 2
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 2
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 2
- 238000004659 sterilization and disinfection Methods 0.000 description 2
- 239000003643 water by type Substances 0.000 description 2
- 239000004155 Chlorine dioxide Substances 0.000 description 1
- DWAQJAXMDSEUJJ-UHFFFAOYSA-M Sodium bisulfite Chemical compound [Na+].OS([O-])=O DWAQJAXMDSEUJJ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000005708 Sodium hypochlorite Substances 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007792 addition Methods 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 238000009530 blood pressure measurement Methods 0.000 description 1
- 239000012267 brine Substances 0.000 description 1
- 235000019398 chlorine dioxide Nutrition 0.000 description 1
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 230000001143 conditioned effect Effects 0.000 description 1
- 235000009508 confectionery Nutrition 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000010908 decantation Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003651 drinking water Substances 0.000 description 1
- 235000020188 drinking water Nutrition 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 239000000706 filtrate Substances 0.000 description 1
- 238000005188 flotation Methods 0.000 description 1
- 238000010348 incorporation Methods 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 230000002427 irreversible effect Effects 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010979 pH adjustment Methods 0.000 description 1
- 239000012286 potassium permanganate Substances 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 230000000750 progressive effect Effects 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 235000010267 sodium hydrogen sulphite Nutrition 0.000 description 1
- SUKJFIGYRHOWBL-UHFFFAOYSA-N sodium hypochlorite Chemical compound [Na+].Cl[O-] SUKJFIGYRHOWBL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HPALAKNZSZLMCH-UHFFFAOYSA-M sodium;chloride;hydrate Chemical compound O.[Na+].[Cl-] HPALAKNZSZLMCH-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 230000017105 transposition Effects 0.000 description 1
- 238000013022 venting Methods 0.000 description 1
- 238000004065 wastewater treatment Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D24/00—Filters comprising loose filtering material, i.e. filtering material without any binder between the individual particles or fibres thereof
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D24/00—Filters comprising loose filtering material, i.e. filtering material without any binder between the individual particles or fibres thereof
- B01D24/46—Regenerating the filtering material in the filter
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/001—Processes for the treatment of water whereby the filtration technique is of importance
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Filtration Of Liquid (AREA)
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
Abstract
Filtro de pretratamiento y acondicionamiento de agua del tipo de lecho granular cerrado a presión con medios de lavado a contracorriente.La presente invención se refiere a un filtro del tipo de lecho granular cerrado a presión, como los comúnmente empleados en el pre-tratamiento de agua dentro de procesos de potabilización, desalación, tratamiento de aguas residuales y tratamiento de reutilización o regeneración de aguas residuales, al que se han incorporado unos medios de inyección de aire comprimido a la misma presión de funcionamiento del filtro durante el ciclo de servicio o filtrado del mismo, así como unos medios de extracción-evacuación simultánea de dicho aire inyectado, por la parte superior del filtro al exterior. El aire inyectado al interior del filtro atraviesa el lecho granular, rompiendo y levantando las capas más próximas a la superficie, dejando canales de paso en el lecho que favorecen y potencian la penetración de las partículas de menor tamaño en capas inferiores. Constituye otro objeto de la presente invención un proceso de pre-tratamiento y acondicionamiento de agua mediante filtración a presión con la unidad de filtro aquí descrita, así como la planta de pre-tratamiento y acondicionamiento de agua bruta que incorpora dicho filtro.
Description
Filtro de pretratamiento y acondicionamiento de
agua del tipo de lecho granular cerrado a presión con medios de
lavado a contracorriente.
La presente invención pertenece al campo del
tratamiento de agua, ya sea en procesos de potabilización de agua
dulce, tratamiento de aguas residuales, tratamiento de reutilización
o de regeneración de aguas residuales, y desalación de agua salobre
o marina, especialmente en plantas desaladoras de ósmosis inversa, y
más concretamente se relaciona con la etapa de
pre-tratamiento y acondicionamiento a la que se
somete dicha fuente de agua antes de proceder a su desalación,
desinfección y/o potabilización. Entre la gran variedad de sistemas
de pre-tratamiento conocidos, la invención es
aplicable a todos los dispositivos de filtración a presión sobre
lechos granulares, tales como arena, grava, antracita, carbón
activo, granate, roca porosa, piedra pómez, basalto... o cualquier
combinación de los mismos, independientemente de la presión de
diseño o trabajo (funcionamiento) del dispositivo.
\vskip1.000000\baselineskip
El agua bruta a tratar en procesos de
potabilización, tratamiento de aguas residuales, tratamiento de
reutilización o regeneración de aguas residuales y desalación debe
cumplir con una serie de requisitos de calidad antes de su entrada
en la planta de tratamiento, entre otras razones para evitar
obstrucciones y reducir el número de lavados. Con objeto de cumplir
los estándares de calidad requeridos, generalmente se incluye una o
varias etapas de pre-tratamiento en dichos
procesos.
Entre los sistemas de
pre-tratamiento conocidos (coagulación/floculación,
decantación, filtración, flotación, adición de diferentes reactivos
para ajuste de pH, desinfección...), el más generalizado por su
sencillez, reducidos costes de inversión y explotación es la
filtración a través de lechos granulares en filtros cerrados a
presión. Estos filtros tienen por objeto eliminar la mayor parte de
los sólidos decantables y en suspensión contenidos en el agua dulce,
de mar o salobre y en aguas residuales desde la fuente de captación.
La filtración sobre lechos granulares es una técnica conocida y muy
implantada especialmente en las plantas de tratamiento
convencionales de agua potable (aguas de río, embalses, lagunas,
acuíferos de agua dulce, etc.), por lo que puede encontrarse una
extensa bibliografía al respecto, entre la que se puede citar de
manera destacada: "Ingeniería de aguas residuales. Tratamiento,
vertido y reutilización", Metcalf&Eddy, Tercera Edición
(1998), Ed. McGraw-Hill (capítulos 6.8 y 11.3); y
"Manual Técnico del Agua", Degrémot, Cuarta Edición (1979), Ed.
Grafo, S.A. (capítulos 3 y 4).
En la actualidad se utilizan baterías de filtros
en una o dos etapas en serie para realizar esta función. El
funcionamiento de los filtros se basa en la retención progresiva de
los mencionados sólidos sobre la capa de arena filtrante. Una vez
que el filtro se colmata y pierde por tanto su capacidad de seguir
filtrando es necesario sacarlo de la línea de producción (es decir,
finaliza su ciclo de servicio) y lavarlo en contracorriente para
retirar la materia retenida en el mismo; normalmente se lava con
agua de mar bruta o con la salmuera producida en los bastidores de
ósmosis y/o soplado de aire a presión atmosférica. Una vez lavado el
filtro, se pone de nuevo en servicio para realizar un nuevo ciclo de
filtrado.
Una clara desventaja de este proceso es que la
mayor parte de los sólidos retenidos en los filtros se localizan en
los primeros centímetros del lecho de arena, lo que supone una
infrautilización de la capacidad filtrante del volumen total del
lecho y, como consecuencia, una rápida colmatación lo que se traduce
en cortos periodos de servicio o altas frecuencias de lavado, mayor
consumo de agua de contralavado y de desplazamiento, agua que hay
que bombear con el consiguiente gasto energético. Otro inconveniente
del proceso convencional es la necesidad de disponer de mayor
superficie filtrante para prever la elevadas frecuencias de lavado
y, por tanto, un número mayor de unidades de filtros y todos sus
elementos auxiliares, en definitiva un mayor coste de inversión de
las plantas
desaladoras.
desaladoras.
A la vista de estos inconvenientes, uno de los
objetivos fundamentales de la presente invención consiste en
incorporar un sistema de inyección y evacuación de aire comprimido a
los filtros actuales de lecho granular a presión con el fin de
incrementar significativamente su capacidad de filtración, medida
como kilogramos de materia retenida del agua a filtrar por kilogramo
de material de lecho filtrante, y como consecuencia la reducción del
número de unidades de filtración necesarias para conseguir el mismo
fin.
\vskip1.000000\baselineskip
La presente invención se refiere a una unidad de
filtro del tipo de lecho granular cerrado a presión, como los
comúnmente empleados en el pre-tratamiento y
acondicionamiento de agua de procesos de desalación de agua marina o
salobre, potabilización de agua dulce, tratamiento de aguas
residuales y tratamiento de reutilización o regeneración de aguas
residuales, al que se han incorporado unos medios de inyección de
aire comprimido a la misma presión de funcionamiento del filtro
durante el ciclo de servicio o filtrado del mismo, así como unos
medios de extracción-evacuación simultánea de dicho
aire inyectado por la parte superior del filtro al exterior. Como
agua dulce, salobre o marina, tal cual se citan en la presente
invención, se entiende aquella que presenta un contenido en sales
menor del 0,05%, entre 0,05% y 3%, y entre 3% y 5%,
respectivamente.
La inyección de aire comprimido al interior del
filtro, que puede ser continua o pulsante, se realiza en la parte
inferior de una placa sobre la que se sostiene el lecho granular
filtrante y que separa dicho lecho y la cámara superior donde éste
se aloja de un falso fondo (cámara inferior), de forma similar a la
inyección de aire de soplado atmosférico en la fase de lavado cuando
el filtro está fuera de servicio. La placa está provista de al menos
una boquilla o crepina que permite la distribución de agua y de
aire, como las que posibilitan el lavado a contracorriente en este
tipo de filtros a presión con falso fondo.
Al ser el filtro un sistema cerrado a presión,
es necesario evacuar de su interior el aire inyectado en el falso
fondo, y que se acumula en la cámara superior tras atravesar el
lecho granular, para conseguir la continuidad del funcionamiento de
la fase de filtración. La extracción del aire comprimido de la
cámara superior se realiza mediante unos medios de evacuación,
conectados a la carcasa, que comprenden al menos un medio de
aeración ubicado en la parte más alta de dicha carcasa; dicho medio
de aeración puede ser preferiblemente una ventosa, y más
preferentemente una ventosa trifuncional.
Entre las principales ventajas derivadas de la
incorporación de ambos medios a un filtro de lecho granular a
presión cabe destacar el incremento significativo en su capacidad de
filtración, y como consecuencia la reducción del número de unidades
de filtrado en las instalaciones de pre-tratamiento
de agua para conseguir el mismo rendimiento que un sistema
constituido por un mayor número de filtros sin los dos dispositivos
objeto de la presente invención.
La invención también se refiere a una
instalación de pre-tratamiento y acondicionamiento
de agua que comprende al menos un filtro como el descrito
anteriormente, así como específicamente a una planta desaladora, más
preferiblemente de ósmosis inversa, que comprende dicha instalación
de pre-tratamiento que incorpora uno o varios
filtros con el dispositivo de inyección-evacuación
de aire comprimido. Asimismo, la invención divulga el uso de dicho
filtro para el pretratamiento y acondicionamiento de agua en
procesos de potabilización de agua dulce, desalación de agua marina
o salobre, tratamiento de aguas residuales y tratamiento de
reutilización o regeneración de aguas residuales, y más
específicamente se refiere al uso de dicha instalación de
pre-tratamiento de agua salobre o marina en una
planta de desalación de ósmosis inversa.
Otro objeto de la presente invención consiste en
un procedimiento de pre-tratamiento y
acondicionamiento de agua mediante la unidad de filtro antes
descrita, que comprende al menos inyectar aire comprimido en el
interior del filtro a la presión de funcionamiento del mismo, y
evacuar simultáneamente dicho aire al exterior durante el
funcionamiento del filtro, es decir, durante el proceso de
filtración del agua.
El objeto principal de la presente invención es
un filtro de pretratamiento y acondicionamiento de agua del tipo de
lecho granular cerrado a presión con medios de lavado a
contracorriente, que comprende al menos:
- -
- una carcasa (1) compartimentada en dos cámaras cerrada a presión,
- -
- una cámara superior (2) que contiene en su interior el lecho granular filtrante (4), dotada al menos de medios de entrada o alimentación del agua a filtrar (3),
- -
- una cámara inferior (5) a modo de falso fondo del filtro, dotada al menos de medios de salida (6) del agua filtrada y acondicionada, y
- -
- una placa (7) de sustentación del lecho granular filtrante que separa ambas cámaras superior e inferior, estando dicha placa provista de al menos una boquilla o crepina (8) de distribución de agua y aire, que forma parte de los medios (9) de lavado a contracorriente del filtro;
caracterizado porque el filtro comprende
además:
- -
- medios de inyección de aire comprimido (10) a la presión de trabajo del filtro y durante el funcionamiento del mismo, conectados al falso fondo mediante una toma de inyección (11) ubicada en la carcasa; y
- -
- medios de evacuación (12) al exterior de dicho aire inyectado, conectados a la cámara superior mediante una toma de evacuación (13) ubicada en la parte más elevada de la carcasa (1), y que comprenden al menos una tubuladura (14) y un medio de aeración (15).
\vskip1.000000\baselineskip
Preferiblemente, el pretratamiento y
acondicionamiento de agua mediante el filtro descrito se engloba
dentro de procesos de potabilización de agua dulce, desalación de
agua marina o salobre, tratamiento de aguas residuales y tratamiento
de reutilización o regeneración de aguas residuales.
\newpage
Para una mejor comprensión del filtro aquí
descrito se presenta en la Figura 1 un esquema ilustrativo del
mismo, sin que dicha figura tenga carácter limitativo de la
invención.
El aire comprimido se inyecta en la cámara
inferior (5) que corresponde al falso fondo del filtro de forma
similar a como se inyecta el aire de soplado atmosférico en la fase
de lavado a contracorriente. Sin embargo, existen claras diferencias
entre ambos procesos de inyección de aire: por un lado, el aire de
lavado es inyectado al interior de la unidad de filtro cuando éste
está en parada o fuera de servicio y a presión atmosférica, mientras
que el aire comprimido es inyectado en la presente invención durante
el funcionamiento o servicio del filtro y a la misma presión de
trabajo del mismo, que nunca es a presión atmosférica, sino mayor.
En definitiva, el lavado a contracorriente del filtro se puede
realizar única y exclusivamente en parada, es decir, cuando éste se
ha detenido y sacado de la línea de filtración debido a su
colmatación. Por el contrario, los dispositivos de inyección (10) y
evacuación (12) de aire comprimido de la presente invención
funcionan simultáneamente y durante el ciclo de trabajo del filtro,
es decir, durante el proceso de filtrado del agua, desde que
comienza hasta que se termina. Esta función no es posible en el caso
del sistema de lavado (9), ya que ningún dispositivo conocido de
lavado a contracorriente por soplado está diseñado y habilitado para
inyectar aire a la presión a la que comúnmente trabajan los filtros
de lecho granular (una presión considerablemente mayor que la
requerida para el lavado a contracorriente), y en ella residen los
efectos beneficiosos conseguidos respecto al acondicionamiento del
agua a filtrar en un proceso de desalación.
El aire comprimido es inyectado al interior del
filtro por su falso fondo (5) a la misma presión que la del agua que
está siendo filtrada, es decir, a la presión de trabajo establecida
en el interior del filtro. Como a la misma presión el aire tiene una
densidad inferior a la del agua, ascenderá en forma de burbujas a la
cámara superior (2) a través de una o varias boquillas (8)
distribuidoras ubicadas en la placa de sustentación (7) del lecho
granular, atravesando dicho lecho granular (4) y levantando y
rompiendo las capas más próximas a la superficie del lecho, dejando
canales de paso para que continúe el proceso de filtración. Además,
de esta manera, al levantar el manto de sólidos depositado en las
primeras capas superficiales, se facilita la penetración de las
partículas de menor tamaño en el lecho, que serán retenidas a mayor
profundidad, con lo que se incrementa la capacidad de retención de
materia en el filtro. También de esta manera la presión diferencial
entre entrada de agua de alimentación a filtrar y salida de agua
filtrada en el filtro, que mide el grado de atascamiento o
colmatación del mismo, disminuirá bien gradualmente con la inyección
de aire continua o bien escalonadamente con cada pulso de inyección
de aire, logrando así alargar el tiempo que media entre la presión
diferencial inicial de servicio y la final, antes de la parada del
filtro para proceder a su lavado. Este fenómeno puede verse
representado en las Figuras adjuntas 3 y 4 donde se muestra la
evolución del caudal de agua filtrada y de la carga de sólidos
retenida por el filtro (Figura 3), y la presión diferencial del
mismo en función del tiempo de servicio o fase de filtración (Figura
4).
El aire comprimido inyectado al falso fondo (5)
se distribuye por la parte inferior de las boquillas (8), formando
dicho aire un colchón que asciende homogéneamente por todas ellas
hacia el lecho granular (4). De esta forma, aunque los medios de
evacuación (12) pueden estar conectados al filtro en cualquier parte
de la zona más elevada de la carcasa (1), preferentemente estarán
alojados hacia la mitad del filtro (y, por tanto, también la toma de
evacuación (13)), siendo ésta la situación hidráulica más favorable
para la evacuación del aire comprimido.
Preferentemente, el lecho granular filtrante (4)
se compone de un material seleccionado dentro del grupo compuesto
por arena, grava, antracita, carbón activo, granate, roca
fragmentada, roca porosa, piedra pómez, fragmentos cerámicos,
fragmentos plásticos, fragmentos metálicos, basalto y cualquier
combinación de los mismos. A su vez, la carcasa (2) del filtro puede
estar construida con cualquier material de los comúnmente empleados,
ya sea acero, materiales plásticos u otro.
El sistema de
inyección-evacuación de aire comprimido aquí
descrito funciona y permite alcanzar las mejoras antes citadas para
cualquier presión de diseño o trabajo del filtro. Preferiblemente,
la presión de funcionamiento del filtro y de inyección del aire
comprimido está comprendida entre 2 y 8 bares, y más preferentemente
es de 6
bares.
bares.
En una realización preferida, la inyección de
aire comprimido a la misma presión de funcionamiento del filtro
durante todo el ciclo de servicio del mismo se realiza a caudal
continuo. En otra realización, la inyección es pulsante, es decir a
intervalos de tiempo regulares o irregulares. Cada pulso de
inyección de aire comprimido tienen preferentemente una duración
comprendida entre 1 y 10 segundos, más preferentemente entre 3 y 6
segundos, y siendo más preferentemente todavía de 3 segundos,
mientras que la frecuencia (o intervalo de tiempo entre pulsos) está
comprendida preferentemente entre 1 y 60 minutos, siendo más
preferentemente de 30 minutos. En una realización preferida en la
que se emplea inyección de aire pulsante, los pulsos de aire son más
cortos y espaciados en el tiempo al comienzo del periodo de
funcionamiento del filtro que al final de dicho periodo, en el que
los pulsos tienen mayor duración y están menos espaciados entre
sí.
En otra realización de la invención, en la que
el filtro incluye en su falso fondo una tubería de distribución de
aire de soplado/lavado a contracorriente (elemento (23) de la Figura
1), el aire comprimido se inyecta en la corona circular que existe
entre la tubuladura de salida (6) y dicho tubo de distribución o
reparto de aire (23), constituyendo en este caso la toma de
inyección de aire comprimido (11').
\newpage
Preferiblemente, los medios de inyección
comprenden al menos:
- -
- un equipo de aire comprimido (16) que comprende una válvula automática de inyección (17), un manorreductor con válvula de control de presión (18), un rotámetro (19) para medida del caudal de aire comprimido inyectado y un dispositivo de programación de pulsos de aire (20); y
- -
- una tubuladura (21) que conecta la válvula del equipo de aire comprimido con la toma de inyección del falso fondo del filtro.
\vskip1.000000\baselineskip
Preferentemente, la válvula automática de
inyección es una electrovávula.
Por su parte, en otra realización preferida los
medios de evacuación (12) del aire inyectado comprenden, además de
una tubuladura (14) y un medio de aeración (15), una tubería que
conduce el aire evacuado desde dicho medio de aeración hasta una
arqueta de desagüe. Más preferentemente, el medio de aeración (15)
es una ventosa de evacuación de aire, más preferentemente aún es una
ventosa trifuncional. También preferentemente, la tubuladura (14)
tiene un diámetro nominal comprendido entre 1'' y 8'', siendo más
preferentemente de 4''.
Los dispositivos de inyección y evacuación de
aire comprimido aquí descritos, ya sea en flujo continuo o pulsante,
pueden emplearse sin restricciones en cualquier tipo de filtro a
presión de lecho granular, no sólo independientemente de la presión
de diseño o trabajo del mismo, sino también de su disposición, ya
sea vertical, horizontal u otra, o de su geometría, pudiendo tener
la carcasa del filtro una forma cilíndrica, paralelepipédica,
cónica, esférica u otra forma distinta a las enunciadas, aunque
preferiblemente el filtro es cilíndrico y horizontal. Un filtro como
el aquí reivindicado, que incorpora los dispositivos de inyección
(10) y evacuación (12) de aire comprimido, también puede emplearse
en cualquier conjunto o batería de filtros en serie o paralelo, e
independientemente de la granulometría del lecho (4), la longitud y
el diámetro del filtro. De forma preferente, la granulometría del
lecho puede estar comprendida entre 0,1 y 10 milímetros, el diámetro
de la carcasa (2) tiene un valor máximo de 6 metros y es más
preferentemente de 4 metros, y la longitud de la carcasa está
comprendida entre 1 y 25 metros, siendo más preferiblemente de 14
metros.
Constituye otro objeto de la presente invención
un proceso de pretratamiento y acondicionamiento de agua mediante
filtración a presión con la unidad de filtro aquí descrita, que
comprende los medios de inyección (10) y evacuación (12) simultánea
de aire comprimido, caracterizado porque comprende al menos las
siguientes etapas:
- (a)
- inyectar aire comprimido al interior del falso fondo (5) del filtro a la presión de funcionamiento del mismo, mediante los medios de inyección (10), y
- (b)
- evacuar al exterior del filtro el aire inyectado en la etapa (a) mediante los medios de evacuación (12) conectados a la cámara superior (2),
y caracterizado porque el aire comprimido se
inyecta y evacúa simultáneamente durante el funcionamiento del
filtro, es decir, durante el ciclo de filtración del agua. Dicho
proceso de pretratamiento y acondicionamiento de agua se lleva a
cabo preferiblemente dentro de procedimientos de potabilización de
agua dulce, desalación de agua marina o salobre, tratamiento de
aguas residuales, o tratamientos de reutilización o regeneración de
aguas residuales, entre otros.
\vskip1.000000\baselineskip
Preferentemente, la presión de funcionamiento
del filtro y, en consecuencia, de inyección del aire comprimido,
está comprendida entre 2 y 8 bares, incluyéndose ambos limites, y
más preferentemente es de 6 bares.
En una realización preferida, el aire comprimido
se inyecta en el falso fondo (5) de forma continua en la etapa (a).
En otra realización, el aire se inyecta de manera pulsante, es
decir, mediante pulsos de inyección a intervalos de tiempo regulares
o irregulares. Cada pulso de inyección de aire comprimido tienen
preferentemente una duración comprendida entre 1 y 10 segundos, más
preferentemente entre 3 y 6 segundos, y siendo más preferentemente
todavía de 3 segundos, mientras que la frecuencia (o intervalo de
tiempo entre pulsos) está comprendida preferentemente entre 1 y 60
minutos, siendo más preferentemente de 30 minutos. En una
realización preferida en la que se emplea inyección de aire
pulsante, los pulsos de aire son más cortos y espaciados en el
tiempo al comienzo del periodo de funcionamiento del filtro que al
final de dicho periodo, en el que los pulsos tienen mayor duración y
están menos espaciados entre sí. Además, la inyección del aire
mediante pulsos se lleva a cabo más preferentemente de manera
automática mediante el dispositivo de programación de pulsos de
aire.
La presente invención también se refiere al uso
del filtro aquí descrito, que comprende medios de inyección (10) y
evacuación (12) de aire comprimido a la presión de funcionamiento
del filtro, para el pre-tratamiento y
acondicionamiento de agua en procesos de potabilización de agua
dulce, desalación de agua marina o salobre, tratamiento de aguas
residuales y tratamiento de reutilización o regeneración de aguas
residuales. Específicamente, se refiere también al uso del filtro en
una instalación de pretratamiento de agua salobre o de mar de una
planta desaladora; preferentemente, la planta desaladora es de
ósmosis inversa.
\newpage
Asimismo, se contempla en la presente invención
una instalación de pre-tratamiento y
acondicionamiento de agua, caracterizada porque comprende al menos
un filtro de lecho granular a presión como el aquí descrito, es
decir, que comprende medios de inyección (10) y evacuación (12) del
aire comprimido. Si dicha instalación comprende más de un filtro,
preferentemente los filtros o unidades de filtrado están conectados
en serie o en paralelo.
Otro objeto de la presente invención es una
planta desaladora que comprende al menos una instalación de
pre-tratamiento y acondicionamiento de agua salobre
o marina mediante filtración de lecho granular a presión,
caracterizada porque dicha instalación de pretratamiento comprende
al menos un filtro como el aquí reivindicado. Preferentemente, la
planta desaladora es de ósmosis inversa.
Entre las ventajas más relevantes tanto del
presente filtro, que comprende dispositivos de inyección (10) y
evacuación (12) de aire comprimido a la presión de filtrado, como
del procedimiento de pre-tratamiento y
acondicionamiento de agua que se lleva a cabo mediante dicho filtro,
cabe citar:
- Reducción significativa de los costes de
inversión de los sistemas de pre-tratamiento
convencionales.
- Reducción del número de unidades necesarias
para la misma capacidad de filtración que un sistema convencional, y
reducción de todos los elementos auxiliares del filtro inherentes al
proceso de filtración como son las fundaciones y bancadas de apoyo
de los filtros, tuberías de distribución, soportes, válvulas de
alimentación y filtrado, válvulas de entrada y salida de agua de
contralavado, válvulas de entrada de aire de soplado y válvula de
venteo, electroválvulas asociadas a los actuadores neumáticos,
actuadores eléctricos, cableado de fuerza y control, y la parte
correspondiente del montaje mecánico y eléctrico del conjunto.
- Reducción significativa de la frecuencia de
lavado y, como consecuencia directa, un menor consumo de agua de
contralavado. Además, en los casos en los que el contralavado se
realiza con agua bruta de alimentación (la mayoría de las plantas
desaladoras utilizan agua bruta para el contralavado), se reducen
las necesidades de caudal de diseño de agua bruta del
pre-tratamiento lo que implica una reducción del
tamaño y capacidad de todos los equipos y elementos que conforman el
pre-tratamiento (inmisarios y bombas de captación,
obra civil asociada, tuberías de alimentación, válvulas y
accesorios, etc.).
- Menor consumo energético de las bombas de
contralavado al reducir el consumo total de agua de dicho
contralavado.
- Mayor concentración de sólidos en las aguas de
lavado de filtros, lo que permite de acuerdo con las exigencias
medioambientales de extracción y tratamiento de fangos, reducir el
tamaño de la planta de tratamiento ad hoc (menor inversión) y
la disminución del consumo de reactivos de coagulación y floculación
necesarios para obtener la misma sequedad final de fango
tratado.
- Factibilidad y sencillez en la aplicación de
la presente invención para todos los sistemas actuales de pre-
tratamiento que utilicen filtración en lechos granulares a un bajo
coste.
- Reducción de coste de mantenimiento, al
disminuir el número de equipos y elementos asociados.
- Por último, pero no por ello menos importante,
la oxidación natural e inherente al proceso de inyección de aire
comprimido de iones contenidos en el agua bruta y potencialmente
nocivos para el proceso de ósmosis inversa como son el Fe^{+2} y
el Mn^{+2}, reduciendo o eliminando la dosificación de productos
oxidantes tradicionalmente usados en el
pre-tratamiento como el hipoclorito sódico, el
dióxido de cloro, el permanganato potásico o el bisulfito sódico.
Las formas oxidadas Fe_{2}O_{3} y MnO_{2}, quedarían retenidas
en el lecho filtrante, evitando daños irreversibles en el
dispositivo de desalación.
\vskip1.000000\baselineskip
La Figura 1 ilustra una realización del filtro
objeto de la presente solicitud, sin ser limitante de la misma.
Así, se muestra una vista seccionada de un
filtro cilíndrico horizontal convencional de
pre-tratamiento y acondicionamiento de agua del tipo
de lecho granular cerrado a presión que comprende los medios de
inyección y evacuación de aire comprimido a la presión de
filtración, según la invención. Dicha vista muestra los siguientes
elementos:
- (1)
- Carcasa compartimentada o envolvente externa del filtro
- (2)
- Cámara superior
- (3)
- Medios (tubuladura) de entrada de agua bruta a filtrar
- (3.1)
- Tubería de agua bruta a filtrar
- (3.2)
- Válvula de entrada de agua bruta
- (4)
- Lecho granular filtrante
- (5)
- Falso fondo (o cámara inferior)
- (6)
- Medios (tubuladura) de salida de agua filtrada
- (6.1)
- Tubería de agua filtrada
- (6.2)
- Válvula de salida de agua filtrada
- (7)
- Placa de sustentación/soporte del lecho granular
- (7.1)
- Soportes de sustentación del lecho filtrante
- (8)
- Boquilla o crepina de distribución
- (9)
- Medios de lavado a contracorriente del filtro
- (9.1)
- Válvula de entrada de agua de lavado
- (9.2)
- Válvula de salida de agua de lavado
- (9.3)
- Válvula de entrada de aire de soplado
- (9.4)
- Válvula de salida de aire de soplado
- (10)
- Medios de inyección de aire comprimido
- (11)
- Toma (tubuladura) de inyección de aire comprimido, en el caso de filtros sin tubería de reparto de aire de soplado. Esta tubuladura se sitúa entre el plano de la placa de soporte (7) y el plano formado por los extremos de las colas de las boquillas (8)
- (11')
- Toma (tubuladura) de inyección de aire comprimido, en el caso de filtros con tubería (23) de distribución/reparto de aire de soplado para la limpieza del filtro. El aire comprimido se inyecta en la corona circular que existe entre la tubuladura de salida (6) y dicho tubo de reparto (23)
- (12)
- Medios de evacuación del aire comprimido inyectado
- (13)
- Toma de evacuación del aire comprimido
- (14)
- Tubuladura
- (15)
- Medio de aeración, por ejemplo una ventosa automática de salida de aire comprimido
- (16)
- Equipo de aire comprimido
- (17)
- Válvula automática de inyección, por ejemplo electroválvula todo-nada de paso de aire comprimido
- (18)
- Manurreductor con válvula de control de presión del aire comprimido
- (19)
- Rotámetro para medida del caudal de aire comprimido inyectado
- (20)
- Programador de pulsos de aire comprimido
- (21)
- tubuladura de conexión entre la válvula del equipo (16) y la toma de inyección (11)
- (22)
- Válvula de vaciado del filtro
- (23)
- Tubería de distribución de aire de soplado para la limpieza del filtro, opcional para filtros de longitud cilíndrica inferior a 12 metros
\vskip1.000000\baselineskip
La Figura 2 muestra un diagrama de flujo de una
instalación piloto de pre-tratamiento y
acondicionamiento de agua salobre y marina destinada a su
desalación, diseñada para incorporar 2 filtros de lecho granular a
presión: un filtro A que trabaja en las mismas condiciones que un
filtro real convencional y un filtro B similar al mostrado en la
Figura 1 y que representa la presente invención, es decir, similar
al filtro A pero que además incorpora medios de inyección y de
evacuación de aire comprimido a la presión de filtración durante el
funcionamiento del filtro. El diagrama muestra los siguientes
elementos:
\global\parskip0.970000\baselineskip
- (1)
- Carcasa compartimentada o envolvente externa del filtro, de PCV transparente DN 160 y PN6
- (2)
- Cámara superior del filtro
- (3)
- Medios (tubuladura) de entrada de agua bruta a filtrar
- (4)
- Lecho granular filtrante de arena de sílice de 0,45 mm de talla efectiva, 1,6 de coeficiente de uniformidad y 1 metro de altura de lecho. Éste es el mismo tipo de medio granular y altura de lecho que el correspondiente a un filtro a escala real actualmente en funcionamiento.
- (5)
- Falso fondo (o cámara inferior)
- (6)
- Medios (tubuladura) de salida de agua filtrada
- (6.1)
- Tubería de agua filtrada
- (7)
- Placa de sustentación/soporte del lecho granular
- (8)
- Boquilla o crepina de distribución; la superficie de influencia de la boquilla sigue la relación de un filtro a escala real, es decir, 50 boquillas/m^{2}
- (9.1)
- Válvula de entrada de agua de lavado del filtro
- (10)
- Medios de inyección de aire comprimido
- (11)
- Toma (tubuladura) de inyección de aire comprimido
- (15)
- Medio de aeración del tipo ventosa automática de salida de aire comprimido, de 1''
- (16)
- Equipo de aire comprimido
- (17)
- Válvula automática de inyección del tipo electroválvula todo-nada de 1'', para el control manual de pulsos de aire comprimido
- (18)
- Válvula manorreductora de 1'', para regulación de la presión de entrada de aire comprimido, con un rango de regulación de 0-8 bares
- (19)
- Rotámetro para medida del caudal de aire de soplado/lavado, con un rango de 0-1,5 Nm^{3}/h, y también de aire comprimido para la columna B de filtración
- (20)
- Programador de pulsos de aire comprimido
- (22)
- Válvula de vaciado del filtro
- (24)
- Rotámetro para la medida de caudal de agua bruta a filtrar, con un rango de medida entre 0-500 1/h
- (25)
- Manómetro para medida de presión de agua bruta a filtrar, con un rango de medida de 0-6 bares
- (26)
- Válvula para toma de muestras, para medida en laboratorio de sólidos en suspensión, SDI y turbidez del agua filtrada
- (27)
- Manómetro para medida de la presión de agua filtrada, con un rango de medida de 0-6 bares
- (28)
- Válvula de regulación de la presión de agua filtrada, con un rango de 0-4 bares
- (29)
- Rotámetro para la medida del agua de lavado del filtro, con un rango de medida de 0-1000 1/h
- (30)
- Manómetro de presión diferencial para medir pérdida de carga en el lecho, con un rango de medida de 0-2 bares
- (31)
- Válvula de selección de lavado y soplado para cada una de las columnas
- (32)
- Entrada de aire de soplado
- (33)
- Entrada de agua de lavado del filtro
\global\parskip1.000000\baselineskip
La Figura 3 muestra la evolución del caudal de
agua filtrada q (medido en m^{3}/h) y sólidos retenidos m (medido
en kg/h) en función del tiempo T de ciclo de servicio del
filtro.
La línea representada por \blacksquare se
denomina Curva real del filtro sin inyección del aire, ó q en
función del tiempo (q(T)), ó m en función del tiempo
(m(T)). La línea representada por \ding{53} se denomina
Curva teórica de inyección de aire comprimido en continuo, ó
q_{ic} en función del tiempo (q_{ic}(T)), ó m_{ic} en
función del tiempo (m_{ic}(T)). La línea más gruesa
100 representa la Curva teórica con inyección de
aire comprimido pulsante, o q_{ip} en función del tiempo
(q_{ip}(T)), ó m_{ip} en función del tiempo
(m_{ip}(T)). T_{0} corresponde al tiempo de comienzo de
filtración, T_{f} al tiempo final del ciclo de filtración sin
inyección de aire, y T_{fi} el tiempo final del ciclo de
filtración con inyección de aire.
- Volumen de agua filtrada (lo mismo aplica
también a los sólidos retenidos):
donde 10 representa
el volumen con inyección de aire en continuo, 2
representa el volumen con inyección de aire pulsante, y
3 representa el volumen sin inyección de
aire.
\vskip1.000000\baselineskip
A su vez, la Figura 4 muestra la evolución de la
presión diferencial \DeltaP (en bares) en función del tiempo T de
servicio del filtro, donde la línea representada por \blacksquare
muestra la Curva real del filtro sin inyección de aire. La línea
representada por \ding{53} muestra la Curva teórica de inyección
de aire comprimido en continuo. La línea más gruesa
100 representa la Curva teórica con inyección de
aire comprimido pulsante. T_{0} corresponde al tiempo inicial del
comienzo de filtración, T_{f} al tiempo final del ciclo de
filtración sin inyección de aire, y T_{fi} el tiempo final del
ciclo de filtración con inyección de aire.
\vskip1.000000\baselineskip
A continuación se detalla, a modo de ejemplo y
con carácter no limitante de la invención, una realización del
filtro en cuestión en una instalación piloto a escala de
pre-tratamiento de agua que correspondería con el
diagrama de flujo mostrado en la Figura 2, con el fin de mejorar la
comprensión de la invención.
Actualmente, se ha diseñado y construido una
planta piloto de pre-tratamiento y acondicionamiento
de agua mediante filtración, especialmente concebida para su
instalación en una planta de desalación por ósmosis inversa. La
planta piloto dispone de un filtro A, de lecho granular a presión
convencional, y un segundo filtro B, similar al primero pero
implementado con los medios de inyección y evacuación de aire
comprimido a la presión de filtración objeto de la presente
invención, lo que permite comparar en tiempo real el funcionamiento
de cada filtro en condiciones similares de trabajo. Los dos filtros
o columnas de filtración son filtros cilíndricos verticales que
tienen una carcasa (1) de PVC transparente de 160 mm de diámetro
exterior, PN6, 4 mm de espesor y 2,1 m de longitud, compartimentada
en dos cámaras, una superior (2) con dimensiones y otra inferior o
de falso fondo (5). En ambos filtros, el falso fondo (5) o cámara
inferior está separada de la cámara superior por una placa de
sustentación (7) del lecho. Dicha placa está provista boquillas (8)
o crepinas típicas que sirven tanto para retener las partículas del
lecho como de distribución del aire y agua de contralavado y, en el
caso del segundo filtro, también del aire comprimido a inyectar;
para el diseño y construcción de la planta de
pre-tratamiento se ha buscado la semejanza
geométrica del pilotaje en cuanto al ratio de 50 boquillas/m^{2}
de superficie filtrante, que es el normalmente utilizado en este
tipo de sistemas de filtración. Por su parte, el lecho granular (4)
es de arena de sílice de 0,45 mm de talla efectiva, 1,6 de
coeficiente de uniformidad y 1 metro de altura de lecho. Éste es el
mismo tipo de medio granular y altura de lecho que el
correspondiente a un filtro a escala real actualmente en
funcionamiento.
Los filtros de la planta piloto están equipados
con medios de entrada (3) de agua bruta a filtrar con válvula,
provistos de un rotámetro para medida del caudal de agua de entrada
(24) y un manómetro de presión (25), así como medios de salida (6),
también con válvula de regulación (28) para controlar la
contrapresión del flujo de agua filtrada, manómetro para medida de
dicha presión (27) y un rotámetro (29) de medida de caudal de agua
de lavado.
Ambos filtros están provistos de medios de
lavado con agua/soplado de aire a presión atmosférica (9). Para
seleccionar uno de los dos métodos de limpieza que incluye este tipo
de filtros, lavado con agua o soplado con aire, la planta que se
describe incluye una válvula de selección (31).
El filtro implementado con los medios de
inyección y evacuación de aire comprimido contiene, como medios de
inyección (10): un equipo convencional de aire comprimido (16),
adicional al de contralavado, con una electroválvula de alimentación
y corte de entrada de aire (17) conectada a un manorreductor de aire
comprimido (18), un programador de pulsos de aire (20) y un
rotámetro (19) para medida de caudal de aire, tanto para el aire de
soplado en la fase de lavado del filtro como para la medida del
caudal de aire comprimido inyectado. Dichos medios (10) están
conectados a la toma de inyección del filtro (11) mediante una
tubuladura (21). Por otra parte, los medios de evacuación (12) están
conectados a la cámara superior del filtro en su parte más alta y
opuesta a la parte donde están conectadas las válvulas de entrada de
agua a filtrar, por una toma de evacuación (13) mediante una
tubuladura (14) no mayor de 4'', estando dichos medios constituidos
por una ventosa trifuncional como medio de aeración (15).
La planta piloto dispone asimismo de
toma-muestras (26) con válvula de corte tanto en los
medios de entrada de agua bruta (3) como en los medios de salida de
agua filtrada (6), que corresponden en este caso a los medios de
salida de agua de lavado. Esto permite la obtención de muestras para
la medida del contenido en sólidos y la turbidez de cada una de las
corrientes referidas. Todo el conjunto está alojado y fijado a un
marco de acero inoxidable.
Una planta piloto de
pre-tratamiento como la que aquí se describe, que
puede incorporar más de un filtro con medios de inyección y
evacuación de aire comprimido, puede ubicarse en cualquier planta
desaladora de agua de mar en funcionamiento, como las que OHL Medio
Ambiente INIMA tiene actualmente en explotación con un sistema de
filtración convencional como etapa de
pre-tratamiento. Al incorporar la planta piloto a
una planta desaladora convencional, se puede emplear sin problemas
el mismo lecho granular que el utilizado en dichas plantas
convencionales. Del mismo modo, las dimensiones y parámetros antes
expuestos para los elementos que componen el filtro objeto de la
presente invención (altura del lecho, número de boquillas, presión
de funcionamiento...) pueden adaptarse sin problemas a los
correspondientes a los filtros reales de la planta desaladora. La
transposición de los elementos de la planta piloto a la escala
industrial es sencilla. Todos los elementos necesarios son
comerciales y no requieren de especificaciones de fabricación
singulares que dificulten su adquisición.
En cuanto a las pruebas y ensayos concretos que
permite realizar la planta piloto a escala, se incluye la medida y
registro de las siguientes variables:
- \bullet
- Caudales de filtración, agua de lavado y aire de soplado.
- \bullet
- Caudales de aire comprimido en inyección en continuo.
- \bullet
- Caudales de aire comprimido en inyección pulsante.
- \bullet
- Frecuencia y duración de pulsos.
- \bullet
- Presión diferencial entre entrada de agua bruta y salida de agua filtrada.
- \bullet
- Concentración de sólidos y turbidez en cada fase del ciclo completo servicio-lavado del filtro, en al menos tres intervalos de tiempo en cada fase.
\vskip1.000000\baselineskip
Cada una de las magnitudes anteriores tiene
siempre referencia a la escala de tiempos del ciclo completo de
servicio-lavado del filtro.
El análisis de todos estos datos permite
establecer experimentalmente las tres curvas clave mostradas en las
Figuras 3 y 4, a saber, caudal de agua filtrada y caudal másico
retenido en el filtro (Figura 3) y presión diferencial (Figura 4),
las tres variables como función del tiempo de servicio del filtro,
tanto para la columna de filtración A de referencia (o convencional,
es decir el filtro que opera en las mismas condiciones que una
planta de pre-tratamiento real) como para la columna
de filtración B que incorpora los medios de inyección y evacuación
de aire comprimido. Estas curvas se representan para el valor
paramétrico de caudal de aire de inyección (aire en continuo y/o
pulsante).
Claims (18)
1. Filtro de pretratamiento y acondicionamiento
de agua del tipo de lecho granular cerrado a presión con medios de
lavado a contracorriente, que comprende al menos:
- -
- una carcasa (1) compartimentada cerrada a presión,
- -
- una cámara superior (2) dotada al menos de medios de entrada del agua a filtrar (3), que contiene en su interior el lecho granular (4),
- -
- una cámara inferior (5) a modo de falso fondo del filtro, dotada al menos de medios de salida del agua filtrada (6), y
- -
- una placa (7) de sustentación del lecho granular que separa ambas cámaras, estando dicha placa provista de al menos una boquilla de distribución (8) de agua y aire como parte del medio de lavado a contracorriente del filtro (9);
caracterizado porque el filtro comprende
además:
- -
- medios de inyección de aire comprimido (10) a la presión de trabajo del filtro y durante el funcionamiento del mismo, conectados al falso fondo mediante una toma de inyección (11) ubicada en la carcasa; y
- -
- medios de evacuación (12) al exterior de dicho aire inyectado, conectados a la cámara superior mediante una toma de evacuación (13) ubicada en la parte más elevada de la carcasa (1), y que comprenden al menos una tubuladura (14) y un medio de aeración (15).
\vskip1.000000\baselineskip
2. Filtro según la reivindicación 1,
caracterizado porque el lecho granular se compone de un
material seleccionado dentro del grupo compuesto por arena, grava,
antracita, carbón activo, granate, roca fragmentada, roca porosa,
piedra pómez, fragmentos cerámicos, fragmentos plásticos, fragmentos
metálicos, basalto y cualquier combinación de los mismos.
3. Filtro según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 o 2, caracterizado porque los medios de
inyección comprenden al menos:
- -
- un equipo de aire comprimido (16) que comprende una válvula automática de inyección (17), un manorreductor con válvula de control de presión (18), un rotámetro para medida del caudal de aire comprimido inyectado (19) y un dispositivo de programación de pulsos de aire (20); y
- -
- una tubuladura (21) que conecta la válvula del equipo de aire comprimido con la toma de inyección del falso fondo del filtro.
\vskip1.000000\baselineskip
4. Filtro según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el medio de
aeración (15) es una ventosa de evacuación de aire.
5. Filtro según la reivindicación 4,
caracterizado porque el medio de aeración (15) es una
ventosa trifuncional.
6. Filtro según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque la disposición
del mismo es vertical u horizontal, y la geometría de la carcasa (2)
es seleccionada entre cilíndrica, paralelepipédica, cónica y
esférica.
7. Proceso de pretratamiento y acondicionamiento
de agua mediante filtración a presión con la unidad de filtro
descrita en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6,
caracterizado porque comprende al menos las siguientes
etapas:
- a)
- inyectar aire comprimido al interior del falso fondo del filtro a la presión de funcionamiento del mismo, mediante los medios de inyección (10), y
- b)
- evacuar al exterior del filtro el aire inyectado en la etapa a) anterior mediante los medios de evacuación (12) conectados a la cámara superior (2),
y caracterizado porque el aire comprimido
se inyecta y evacúa simultáneamente durante el funcionamiento del
filtro.
\newpage
8. Proceso según la reivindicación 7,
caracterizado porque el aire se inyecta en la etapa (a) de
forma continua o mediante pulsos de inyección a intervalos de
tiempo.
9. Proceso según la reivindicación 8,
caracterizado porque la inyección del aire mediante pulsos se
lleva a cabo de manera automática mediante el dispositivo de
programación de pulsos de aire (20).
10. Proceso según una cualquiera de las
reivindicaciones 8 o 9, caracterizado porque el aire se
inyecta mediante pulsos de una duración comprendida entre 1 y 10
segundos, y el intervalo de tiempo entre pulsos está comprendido
entre 1 y 60 min.
11. Proceso según una cualquiera de las
reivindicaciones 7 a 10, caracterizado porque la presión de
funcionamiento del filtro y de inyección del aire comprimido está
comprendida entre 2 y 8 bares, incluyéndose ambos límites.
12. Uso del filtro descrito en una cualquiera de
las reivindicaciones 1 a 6 para el pre-tratamiento y
acondicionamiento de agua en procesos de potabilización de agua
dulce, desalación de agua marina o salobre, tratamiento de aguas
residuales y tratamiento de reutilización o regeneración de aguas
residuales.
13. Uso según la reivindicación 12 en una
instalación de pretratamiento de agua salobre o de mar de una planta
desaladora.
14. Uso según la reivindicación 13,
caracterizado porque la planta desaladora es de ósmosis
inversa.
15. Instalación de pretratamiento y
acondicionamiento de agua, caracterizada porque comprende al
menos un filtro como el descrito en una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 6.
16. Instalación según la reivindicación 15,
caracterizada porque los filtros están conectados en serie o
en paralelo.
17. Planta desaladora que comprende al menos una
instalación de pretratamiento y acondicionamiento de agua mediante
filtración de lecho granular a presión, caracterizada porque
dicha instalación de pretratamiento comprende al menos un filtro
como el descrito en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a
6.
18. Planta desaladora según la reivindicación
17, caracterizada porque es de ósmosis inversa.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ES200931184A ES2371192B1 (es) | 2009-12-17 | 2009-12-17 | Filtro de pretratamiento y acondicionamiento de agua del tipo de lecho granular cerrado a presion con medios de lavado a contracorriente |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ES200931184A ES2371192B1 (es) | 2009-12-17 | 2009-12-17 | Filtro de pretratamiento y acondicionamiento de agua del tipo de lecho granular cerrado a presion con medios de lavado a contracorriente |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2371192A1 true ES2371192A1 (es) | 2011-12-28 |
| ES2371192B1 ES2371192B1 (es) | 2013-05-07 |
Family
ID=45220062
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES200931184A Expired - Fee Related ES2371192B1 (es) | 2009-12-17 | 2009-12-17 | Filtro de pretratamiento y acondicionamiento de agua del tipo de lecho granular cerrado a presion con medios de lavado a contracorriente |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| ES (1) | ES2371192B1 (es) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3817378A (en) * | 1971-06-22 | 1974-06-18 | Hydro Clear Corp | Method and apparatus for filtering solids from a liquid effluent |
| US4627923A (en) * | 1984-09-20 | 1986-12-09 | International Tectonics Incorporated | Apparatus and method of filtering solids from a liquid effluent |
| US4976873A (en) * | 1989-12-14 | 1990-12-11 | Zimpro/Passavant Inc. | Pulsing portions of a filter cell to extend a filter run |
| ES2026546T3 (es) * | 1987-01-28 | 1992-05-01 | Zimpro Passavant Environmental Systems, Inc. | Control de regimen de aumento de filtros de medio granular de lecho pulsatorio. |
| WO2008080214A1 (en) * | 2007-01-03 | 2008-07-10 | Oasis Filter Ltd. | Low operating head polishing sand filter |
-
2009
- 2009-12-17 ES ES200931184A patent/ES2371192B1/es not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3817378A (en) * | 1971-06-22 | 1974-06-18 | Hydro Clear Corp | Method and apparatus for filtering solids from a liquid effluent |
| US4627923A (en) * | 1984-09-20 | 1986-12-09 | International Tectonics Incorporated | Apparatus and method of filtering solids from a liquid effluent |
| ES2026546T3 (es) * | 1987-01-28 | 1992-05-01 | Zimpro Passavant Environmental Systems, Inc. | Control de regimen de aumento de filtros de medio granular de lecho pulsatorio. |
| US4976873A (en) * | 1989-12-14 | 1990-12-11 | Zimpro/Passavant Inc. | Pulsing portions of a filter cell to extend a filter run |
| WO2008080214A1 (en) * | 2007-01-03 | 2008-07-10 | Oasis Filter Ltd. | Low operating head polishing sand filter |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| ES2371192B1 (es) | 2013-05-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100985918B1 (ko) | 미생물 및 이물질의 혼입 차단을 위한 밀폐형 전해 수소 함유 냉·온수 정수기 및 정수 방법 | |
| ES2742804T3 (es) | Procedimiento de tratamiento de agua que comprende una flotación combinada con una filtración gravitacional e instalación correspondiente | |
| JPWO2007007624A1 (ja) | 水処理機器 | |
| KR100868698B1 (ko) | 세라믹필터와 자외선램프를 이용한 여과장치 | |
| CN104609620B (zh) | 一种基于地质材料的家用净水机 | |
| CN102642949A (zh) | 一种中央活水滤水系统 | |
| ES2536279T3 (es) | Instalación de purificación de agua freática basada en procesos biológicos de oxidación y reducción | |
| ES2676726T3 (es) | Proceso de tratamiento biológico e instalación que incluye elevación por inyección de aire y postratamiento en filtro | |
| ES2371192A1 (es) | Filtro de pretratamiento y acondicionamiento de agua del tipo de lecho granular cerrado a presion con medios de lavado a contracorriente. | |
| KR101546879B1 (ko) | 분수 및 물놀이 시설물의 수처리 시스템용 정화장치 | |
| WO2011032583A1 (en) | Water screening | |
| CN201379436Y (zh) | 健康直饮水机 | |
| ES2202278T3 (es) | Procedimiento y dispositivo para la purificacion de agua. | |
| KR101117748B1 (ko) | 역 세척 정수장치 | |
| ES2928416T3 (es) | Instalación y procedimiento para el tratamiento de agua | |
| KR101611948B1 (ko) | 빗물을 이용한 식수생성장치 | |
| KR101346312B1 (ko) | 중력의 낙차를 이용한 정수장치 및 정수방법 | |
| CN204058181U (zh) | 改进的饮用水处理设备 | |
| CN204509034U (zh) | 新型家用水过滤器 | |
| CN204778988U (zh) | 一种除砷净水设备 | |
| KR101165907B1 (ko) | 무동력 간이 여과장치 | |
| KR20160099129A (ko) | 이동식 정수처리장치 | |
| KR100539055B1 (ko) | 이온 정수기의 알칼리수 냄새 제거장치 | |
| CN211283933U (zh) | 一种化妆品生产用纯水过滤装置 | |
| KR101398651B1 (ko) | 후렉시블 바이브레터를 이용한 라돈제거용 정수장치 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FG2A | Definitive protection |
Ref document number: 2371192 Country of ref document: ES Kind code of ref document: B1 Effective date: 20130507 |
|
| PC2A | Transfer of patent |
Owner name: GS INIMA ENVIRONMENT, S.A. Effective date: 20140523 |
|
| FD2A | Announcement of lapse in spain |
Effective date: 20240327 |