ES2953620T3 - Método para hacer funcionar un dispositivo de separación por membrana y dispositivo de separación por membrana - Google Patents

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Abstract

La presente invención es un método para operar un dispositivo de separación de membrana que es capaz de manejar un aumento repentino e inesperado en la presión diferencial, al mismo tiempo que aumenta el flujo diseñado y reduce los costos operativos, comprendiendo el método: una etapa de filtración con membrana para establecer un agua permeada volumen M(t) del dispositivo de separación de membrana para lograr la relación representada por la fórmula M(t) = KQ(t-1) (donde M(t) es un volumen de agua permeada en un período t que tiene una duración predeterminada , K es ganancia (>1), y Q(t-1) es una cantidad de agua de entrada que se tratará en un período t-1 inmediatamente antes del período t), y que extrae el agua permeada del dispositivo de separación de membrana en el volumen dado del agua permeada; y una etapa de parada para detener la extracción de agua permeada del dispositivo de separación de membrana cuando el nivel de agua de un tanque de agua en el que está dispuesto el dispositivo de separación de membrana para ser sumergido ha caído a un nivel de agua de parada preestablecido. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Método para hacer funcionar un dispositivo de separación por membrana y dispositivo de separación por membrana Campo de la invención
La presente invención se refiere a un método para hacer funcionar un dispositivo de separación por membrana y a un dispositivo de separación por membrana.
Antecedentes de la invención
El documento de patente 1 describe un dispositivo de tratamiento de aguas residuales que adopta un proceso de biorreactor de membrana en el que un dispositivo de separación por membrana se sumerge en un depósito de aireación para tratar biológicamente aguas residuales orgánicas con lodos activados de manera que la disolución mezclada con los lodos activados en el depósito de aireación se separa sólido-líquido por el dispositivo de separación por membrana.
El dispositivo de tratamiento de aguas residuales incluye un medio de transferencia de aguas residuales para transferir las aguas residuales orgánicas al depósito de aireación a un caudal que satisface una cantidad promedio diaria de aguas residuales para realizar de manera eficiente la filtración por gravedad, mientras se mantiene un nivel de agua en el depósito dentro de un intervalo sustancialmente fijo, y unos medios de descarga de flujo constante para descargar el líquido permeado por la membrana en una cantidad equivalente a la cantidad media diaria de aguas residuales, en donde los medios de transporte de aguas residuales y los medios de descarga de flujo constante cooperan entre sí. Es decir, en cualquier caso de filtración por gravedad o filtración por succión, la diferencia entre la cantidad de agua residual que fluye hacia el depósito de aireación y la cantidad de líquido permeado por la membrana que se descarga del depósito de aireación se ajusta de tal manera que el nivel de agua en el depósito de aireación en donde se sumerge el dispositivo de separación por membrana se mantiene constante.
El documento US 2007/289362 A1 describe un método de limpieza de membranas filtrantes que implica limpiar las membranas con burbujas mientras los lúmenes de las membranas contienen un gas a presión por debajo del punto de burbuja de las membranas.
El documento US 2010/300968 A1 describe sistemas y métodos para tratar fluidos y para limpiar módulos de membrana usados en el tratamiento de fluidos.
El documento US 2013/153493 A1 describe un biorreactor de membrana de lecho móvil. La planta de tratamiento prefabricada de tipo biorreactor de membrana de lecho móvil comprende un sistema de pretratamiento, un biorreactor de membrana de lecho móvil y un sistema de postratamiento.
El documento US 2007/170106 A1 describe un tratamiento de biolodos que contienen una cantidad preponderante de materia fecal, cuenta con una estación receptora de materia fecal, para la separación de lodo y filtrado.
El documento JP H10 118684 A describe un aparato de separación por membranas y lodos activados del tipo de inmersión para el que no se necesita un depósito de ajuste de caudal, que proporciona agua tratada de alta calidad incluso a través de un tamaño compacto.
Documento de la técnica anterior
Documento de patente
Documento de patente 1: Solicitud de Patente Japonesa Abierta a Inspección Pública N.° 10-15573 Compendio de la invención
Problemas a resolver
En un dispositivo de separación por membrana de este tipo, cuando aumenta la presión transmembrana (TMS) debido a las sustancias incrustantes adheridas a la superficie de la membrana como resultado de la operación de filtración, disminuye la cantidad de flujo de agua permeada por unidad de área de membrana, es decir, un flujo.
En tal caso, es necesario detener la operación de filtración y realizar un proceso de relajación para limpiar la superficie de la membrana con un flujo ascendente del agua que se va a tratar por aireación, o un proceso de limpieza con una disolución química tal como hipoclorito de sodio para eliminar las sustancias incrustantes de la superficie de la membrana.
Dado que la operación de filtración se detiene al realizar el proceso de relajación o el proceso de limpieza química, convencionalmente, se proporciona un flujo de diseño (un valor de diseño del flujo) con un margen considerable para suprimir un aumento repentino de la presión transmembrana, y tal limpieza química de la membrana de filtración se ha realizado mediante la operación manual de bombas y válvulas por parte del operario, eligiendo el momento y el período correctos cuando la entrada de aguas residuales se vuelve menor.
Para asegurar una cantidad de flujo predeterminada del agua permeada con un flujo de diseño de este tipo, es necesario aumentar el área de la membrana, es decir, aumentar el número de dispositivos de separación por membrana instalados. Como resultado, el coste de operación, tal como el coste de la energía requerida para la aireación y similares, se vuelve alto.
Para reducir el coste de operación de la planta de tratamiento de aguas residuales que usa un proceso de biorreactor de membrana de este tipo, es necesario reducir el área de membrana de los dispositivos de separación por membrana instalados y aumentar el flujo de diseño.
Sin embargo, si se reduce el área de la membrana y se aumenta el flujo de diseño, existe la posibilidad de que se produzca un aumento rápido e inesperado de la presión transmembrana y, en tal caso, es necesario poder realizar inmediatamente un proceso de limpieza de la superficie de la membrana mientras se mantiene la cantidad de flujo predeterminada del agua permeada. Es decir, es necesario prever obligatoriamente el tiempo necesario para retirar la resistencia superficial de la membrana durante un funcionamiento normal.
A la luz de lo anterior, el objeto de la presente invención es proporcionar un método para hacer funcionar un dispositivo de separación por membrana y un dispositivo de separación por membrana que sean capaces de manejar un aumento repentino e inesperado en la presión transmembrana mientras aumenta el flujo de diseño para reducir los costes de operación. La presente invención se define mediante las reivindicaciones independientes. Otros aspectos se definen en las reivindicaciones dependientes.
Efectos de la invención
Como se ha descrito anteriormente, según la presente invención, es posible proporcionar un método de operación de un dispositivo de separación por membrana y un dispositivo de separación por membrana que sean capaces de hacer frente a un aumento repentino e inesperado de la presión transmembrana, al mismo tiempo que aumentan el flujo de diseño y reducen el coste de operación.
Breve descripción de los dibujos
La FIG. 1 es un diagrama explicativo de una planta de tratamiento de aguas residuales.
La FIG. 2 es un diagrama explicativo de un dispositivo de separación por membrana.
La FIG. 3 es un diagrama explicativo de un elemento de membrana.
Las FIGS. 4A y 4B son diagramas explicativos de un método para hacer funcionar un dispositivo de separación por membrana.
Las FIGS. 5A, 5B y 5C son diagramas explicativos de un método para hacer funcionar un dispositivo de separación por membrana.
La FIG. 6 es un diagrama explicativo de una planta de tratamiento de aguas residuales según otra realización. La FIG. 7 es un diagrama explicativo de una planta de tratamiento de aguas residuales según otra realización más.
Descripción detallada de las realizaciones de la invención
En lo sucesivo en la presente memoria, se describirá un método para hacer funcionar un dispositivo de separación por membrana y un dispositivo de separación por membrana según la presente invención. La FIG. 1 ilustra un ejemplo de una planta 1 de tratamiento de aguas residuales que incorpora un dispositivo 7 de separación por membrana. La planta 1 de tratamiento de aguas residuales está provista de un depósito de tratamiento biológico que incluye un depósito 4 libre de oxígeno lleno de lodo activado, un depósito 5 aerobio que tiene un difusor 5A instalado en un fondo del mismo, y un depósito 6 de separación por membrana, estando el dispositivo 7 de separación por membrana sumergido en el depósito 6 de separación por membrana y obtiene agua permeada del agua que se va a tratar en el depósito 6 de separación por membrana, un depósito 8 de agua tratada que recibe agua tratada filtrada por el dispositivo 7 de separación por membrana, y un dispositivo C de control de funcionamiento que controla el estado de funcionamiento del dispositivo 7 de separación por membrana.
El nitrógeno amoniacal contenido en el agua de la fuente, que es el agua que se va a tratar que fluye hacia el depósito 4 libre de oxígeno, se nitrifica a nitrógeno nítrico en el depósito 5 aerobio por el lodo activado y la materia orgánica se descompone, y se realiza una separación sólido-líquido realizada por el dispositivo 7 de separación por membrana sumergido en el depósito 6 de separación por membrana en el lado de aguas abajo.
El lodo activado en exceso contenido en el agua que se va a tratar que se desborda en un depósito 9 intermedio dispuesto junto al depósito 6 de separación por membrana se devuelve al depósito 4 libre de oxígeno junto con el nitrógeno nítrico contenido en el agua que se va a tratar por una bomba P2, que se reduce a nitrógeno por desnitrificación y parte del cual se extrae y desecha. La cantidad de retorno R del lodo activado se establece en aproximadamente 4 veces con respecto a la cantidad de entrada de diseño QD del agua de origen (R = 4 QD).
El agua permeada que ha sido separada sólido-líquido por el dispositivo 7 de separación por membrana se almacena en el depósito 8 de agua tratada y luego se descarga a un río o similar después de ser tratada con los procesos necesarios tales como esterilización.
Como se muestra en la FIG. 2, el dispositivo 7 de separación por membrana tiene cien (100) elementos 7B de membrana en forma de placa dispuestos en una carcasa 71 de membranas que tiene extremos abiertos superior e inferior, de manera que cada superficie de membrana está dispuesta verticalmente y separada entre sí por un intervalo constante de aproximadamente 6 mm a 10 mm (8 mm en la presente realización). Un dispositivo 7A difusor está dispuesto debajo de la carcasa 71 de membranas.
El dispositivo 7A difusor incluye un tubo 13 difusor que tiene una pluralidad de orificios difusores formados en el mismo y está conectado a una fuente de suministro de aire tal como una soplante B o un compresor dispuesto fuera del depósito a través de un cabezal 14 difusor de aire conectado al tubo 13 difusor. En esta realización, la soplante B se utiliza como fuente de suministro de aire, que suministra aire a un dispositivo 5A difusor dispuesto en el depósito 5 aerobio y también al dispositivo 7A difusor a través de una válvula V1. Sin embargo, se puede proporcionar una soplante especializada respectiva para cada dispositivo 5A difusor y el dispositivo 7A difusor sin usar la válvula V1.
Una bomba P1 como mecanismo de succión está instalada fuera del depósito y conectada al elemento 7B de membrana a través de una tubería 17 colectora de agua, de manera que el agua que se va a tratar en el depósito se filtra por succión al pasar a través de la superficie de la membrana del elemento 7B de membrana.
Como se muestra en la FIG. 3, el elemento 7B de membrana tiene una membrana 12 de separación dispuesta en las superficies delantera y trasera de un cuerpo 10 de soporte de membrana hecho de resina que tiene una longitud longitudinal de 1000 mm x una anchura lateral de 490 mm con un espaciador 11 interpuesto entre ellos. Una parte 13 de borde periférico de la membrana 12 de separación se suelda al cuerpo 10 de soporte de la membrana mediante ondas ultrasónicas o calor, o se une al mismo usando un adhesivo o similar.
La membrana 12 de separación es una membrana de filtración orgánica microporosa revestida e impregnada con una resina porosa en una tela no tejida, que tiene un diámetro medio de poro de aproximadamente 0,2 μm. La estructura del elemento 7B de membrana no se limita a esto, pero la membrana 12 de separación se puede enrollar alrededor de las superficies delantera y trasera del cuerpo 10 de soporte de la membrana, y una parte final de la membrana 12 de separación se puede unir o soldar a ello.
Las superficies del cuerpo 10 de soporte de la membrana están provistas de una pluralidad de ranuras 10b que tienen una profundidad de aproximadamente 2 mm y una anchura de aproximadamente 2 mm que se forman a lo largo de la dirección longitudinal, y con ranuras 10c horizontales formadas en una parte del extremo superior del mismo y en comunicación con cada una de las ranuras 10b longitudinales. La ranura 10c horizontal formada en la superficie frontal y la que formaba la superficie posterior se comunican entre sí a través de un orificio 10d de comunicación y luego se comunican con una boquilla 10a formada en la parte del borde superior del cuerpo 10 de soporte de la membrana.
Cada boquilla 10a está conectada a una tubería 17 colectora de agua a través de un tubo 16. La bomba P1 como mecanismo de succión está conectada a la tubería 17 colectora de agua, y el agua filtrada succionada por la bomba P1 se transfiere al depósito 8 de agua tratada (véase la FIG. 2).
Al hacer funcionar el dispositivo 7A difusor del dispositivo 7 de separación por membrana y el mecanismo P1 de succión como se ha descrito anteriormente, el agua permeada que atraviesa la membrana 12 de separación se obtiene del agua que se va a tratar.
Un dispositivo C de control de funcionamiento tiene una sección de medición M de la cantidad de agua permeada para medir una cantidad de flujo M(t) de agua permeada desde el dispositivo 7 de separación por membrana y una sección de medición Q de la cantidad de flujo de entrada para medir una cantidad de flujo de entrada Q(t) del agua que se va a tratar en el depósito 4A de tratamiento biológico, una sección de medición W del nivel de agua para medir un nivel de agua del depósito 9 intermedio y una sección 20 de control de la filtración por membrana que tiene una función de procesamiento aritmético.
Una unidad 20 de control de la filtración por membrana establece la cantidad de flujo M(t) del agua permeada de tal manera que la cantidad de flujo M(t) del agua permeada durante un período de tiempo t que tiene una duración predeterminada, la cantidad de flujo de entrada Q(t-1) del agua que se va a tratar durante un período de tiempo t-1 inmediatamente anterior al período de tiempo t, y una ganancia K (K>1) satisfacen una relación representada por la siguiente ecuación: M(t) = KQ(t-1). La unidad 20 de control de la filtración por membrana controla la bomba P1 de manera que el agua permeada se extrae del dispositivo 7 de separación por membrana con la cantidad de flujo M(t) establecida del agua permeada, y que la extracción del agua permeada del dispositivo 7 de separación por membrana se para temporalmente cuando el nivel de agua WL del depósito 9 intermedio cae hasta un nivel de agua de detención LWL predeterminado.
La unidad 20 de control de la filtración por membrana airea el dispositivo 7 de separación por membrana en un estado en donde la extracción del agua permeada del dispositivo 7 de separación por membrana se para temporalmente, y airea el dispositivo 7 de separación por membrana para limpiar la membrana de separación con un flujo ascendente del agua que se va a tratar, o limpia el dispositivo 7 de separación por membrana con una disolución química.
Cuando la aireación la realiza el dispositivo 7A difusor mientras la bomba P1 está detenida, el agua que se va a tratar sube a lo largo de la membrana 12 de separación, durante lo cual las sustancias causantes de la incrustación, tales como metabolitos de microorganismos adheridos a la superficie de la membrana 12 de separación, son eliminados, aliviando así un estado de obstrucción de la membrana 12 de separación.
Se proporciona una válvula V2 de cierre de agua entre la tubería 17 colectora de agua y la bomba P1, y una tubería de suministro de disolución química conectada a un depósito de disolución química (no mostrado) está ramificada y conectada a un lado aguas arriba de la válvula V2 de cierre de agua. Después de detener la bomba P1 y cerrar la válvula V2 de cierre de agua, se abre una válvula V3 y se limpia la membrana 12 de separación suministrando la disolución química desde la tubería de suministro de disolución química al dispositivo 7 de separación por membrana. El depósito de disolución química se llena con una disolución química tal como hipoclorito de sodio.
Cuando finaliza la limpieza química, se reanuda la filtración cerrando la válvula V3, abriendo la válvula V2 de cierre y accionando la bomba P1. Una línea de tubería de derivación para sacar el agua permeada para que no fluya hacia el depósito 8 de agua tratada al comienzo de la filtración hasta que la disolución química salga del dispositivo 7 de separación por membrana.
Además, se proporciona una unidad P de medición de presión transmembrana que mide la presión transmembrana de la membrana 12 de separación (un valor de pérdida de presión del dispositivo de separación por membrana), y la unidad 20 de control de la filtración por membrana para temporalmente la extracción del agua permeada del dispositivo 7 de separación por membrana cuando la presión transmembrana de la membrana 12 de separación llega a ser igual o superior a un límite superior predeterminado de un valor permitido Pu, incluso antes de que el nivel de agua del depósito 9 intermedio caiga al nivel de agua LWL predeterminado.
Como se muestra en la Fig. 4A, la fluctuación del flujo de entrada se divide por la unidad de una hora, y la cantidad de flujo M(t) del agua permeada se establece con respecto a la cantidad de flujo de entrada Q(t-1) durante una unidad de una hora anterior. La cantidad de flujo M(t) del agua permeada viene dada por K ■ Q(t-1).
Como se muestra en la FIG. 4B, cuando la cantidad de flujo de entrada Q tiende a aumentar, la cantidad de lodo retenido en el sistema tiende a aumentar. Cuando la cantidad de flujo de entrada Q tiende a disminuir, la cantidad de lodo retenido en el sistema también tiende a disminuir hasta el punto en que la cantidad de lodo retenido en el sistema se vuelve negativa con respecto a la cantidad inicial de lodo. Un aumento o disminución en la cantidad de lodo retenido en el sistema aparece como un aumento o disminución en el nivel de agua del depósito 9 intermedio, que es detectado por un indicador de nivel de agua.
Es preferible que la ganancia K se establezca en un intervalo de 1,01 ≤K ≤ 1,10, lo que permite lograr un equilibrio de tiempo apropiado entre el proceso de filtración por membrana y el proceso de detención, de modo que se pueda obtener tiempo suficiente para la limpieza en caso de que la membrana se limpie durante el proceso de detención.
La FIG. 4A muestra un ejemplo en donde la cantidad de flujo de entrada Q(t) del agua de origen que fluye hacia el depósito 4 libre de oxígeno fluctúa dinámicamente, seguida por la fluctuación correspondiente y retardada en la cantidad de flujo M(t) del agua permeada desde el dispositivo 7 de separación por membrana. A medida que avanza la filtración a través de las membranas, la presión transmembrana aumenta gradualmente.
Si se aumenta el flujo de diseño del dispositivo 7 de separación por membrana y se reduce el número total de dispositivos 7 de separación por membrana para reducir el coste de operación, existe el riesgo de que ocurra un aumento repentino e inesperado en la diferencia de presión transmembrana TMP.
En el método para hacer funcionar la planta de tratamiento de aguas residuales según la presente invención, la operación de filtración por membrana se realiza en un estado estable sin causar un aumento repentino en la diferencia de presión transmembrana (TMP). En lo sucesivo en la presente memoria, se describirá en detalle el método de operación realizado por la unidad 20 de control de la filtración por membrana.
Como se ha descrito anteriormente, la unidad 20 de control de la filtración por membrana establece la cantidad de flujo M(t) del agua permeada desde el dispositivo de separación por membrana durante el período de tiempo t que tiene una duración predeterminada, de modo que la relación con respecto a la cantidad de flujo de entrada Q(t-1) del agua que se va a tratar en el depósito de tratamiento biológico 4 durante el período de tiempo t-1 inmediatamente anterior al período de tiempo t, y la ganancia K (K> 1) que se expresa mediante la ecuación M(t) = KQ(t-1) se cumple. Luego, la unidad 20 de control de la filtración por membrana realiza la etapa de extracción de extraer el agua permeada del dispositivo 7 de separación por membrana por la cantidad de flujo establecida del agua permeada, y el proceso de detención de parar temporalmente la extracción del agua permeada del dispositivo 7 de separación por membrana cuando el nivel de agua del depósito 9 intermedio desciende hasta el nivel de agua de detención LWL predeterminado.
Como se muestra en la ecuación anterior, al establecer la ganancia K mayor que 1 de modo que la cantidad de flujo M(t) del agua permeada muestre una respuesta retardada a la cantidad de flujo de entrada Q(t) del agua que se va a tratar, se alcanza un estado estacionario en donde la cantidad de lodo activado en el depósito disminuye gradualmente con el transcurso del tiempo durante la ejecución del proceso de filtración por membrana.
En tal situación, cuando se realiza el proceso de detención de parar temporalmente la extracción del agua permeada del dispositivo 7 de separación por membrana, el nivel de agua del depósito 9 intermedio se recupera gradualmente, durante lo cual se puede asegurar el tiempo de limpieza de la membrana 12 de separación.
Al aumentar el flujo de diseño, es posible hacer frente a un aumento repentino e inesperado de la presión transmembrana, reduciendo así el coste de operación al reducir la cantidad de aireación o similar. Además, ajustando apropiadamente el nivel de agua de detención LWL para realizar el proceso de detención, es posible asegurar la cantidad de flujo M(t) del agua permeada correspondiente a la cantidad de flujo de entrada Q(t).
Cuando el nivel de agua del depósito 9 intermedio desciende hasta el nivel de agua de detención LWL, el proceso de filtración por membrana cambia al proceso de detención. En el proceso de detención, la etapa de relajación de limpieza de la membrana 12 de separación con el flujo ascendente del agua que se va a tratar se realiza aireando el elemento 7B de membrana del dispositivo 7 de separación por membrana mediante el dispositivo 7A difusor, por lo que se reduce la presión transmembrana y se puede prevenir un aumento repentino e inesperado de la presión transmembrana.
Además, al realizar la etapa de limpieza con disolución química para limpiar el dispositivo 7 de separación por membrana con una disolución química en el proceso de detención, es posible recuperar la presión transmembrana TMP a un valor bajo cercano a su condición inicial, por lo que el proceso de filtración por membrana se puede realizar repetidamente en un estado estable.
Se puede establecer apropiadamente si realizar la etapa de relajación y la etapa de limpieza con disolución química en el proceso de detención. Por ejemplo, se puede configurar de tal manera que la etapa de limpieza con disolución química se seleccione cuando la presión transmembrana de la membrana 12 de separación medida por la sección P de medición de la presión transmembrana sea igual o mayor que un valor de umbral predeterminado, mientras se realiza la etapa de relajación si el valor medido es menor que el valor umbral predeterminado.
Alternativamente, se puede establecer de manera que la etapa de relajación se realice preferiblemente un número predeterminado de veces, y luego se ejecute la etapa de limpieza con disolución química en el proceso de detención subsiguiente.
La FIG. 5A muestra las características de presión transmembrana (línea de dos puntos) cuando se realiza la etapa de relajación en el proceso de detención, en comparación con las características de presión transmembrana (línea discontinua) cuando no se realiza ninguna etapa de relajación en el proceso de detención. Dado que la membrana 12 de separación se limpia cada vez que se realiza la etapa de relajación en el proceso de detención, por lo que la extensión de la contaminación se reduce de tal manera que el aumento de la presión transmembrana se suaviza y, por lo tanto, la separación de la membrana se puede realizar de manera estable durante un largo período de tiempo. Se pueden obtener características de presión transmembrana similares realizando la etapa de limpieza con disolución química con una disolución química de baja concentración en lugar de realizar la etapa de relajación.
La FIG. 5B muestra las características de presión transmembrana (línea de dos puntos) cuando la etapa de limpieza con disolución química se realiza utilizando una disolución química de alta concentración en el proceso de detención, en comparación con las características de presión transmembrana (línea discontinua) cuando no se realiza la etapa de limpieza en el proceso de detención. Dado que la membrana 12 de separación se limpia a su estado inicial cada vez que se ejecuta la etapa de limpieza con disolución química en el proceso de detención, si la presión transmembrana supera el valor umbral, se evita el aumento de la presión transmembrana y, por lo tanto, la separación de la membrana se puede realizar en un estado estable durante un largo período de tiempo. Cabe señalar que la etapa de limpieza con disolución química se puede realizar regularmente independientemente del valor umbral.
La FIG. 5C muestra las características de presión transmembrana (línea de dos puntos) cuando se combinan la etapa de relajación y la etapa de limpieza con disolución química, en comparación con las características de presión transmembrana (línea discontinua de un punto) cuando no se realiza ni la etapa de relajación ni la etapa de limpieza en el proceso de detención. Después de realizar la etapa de relajación en el proceso de detención varias veces, se realiza la etapa de limpieza con disolución química. De esta forma, al combinar la etapa de relajación y la etapa de limpieza con disolución química, es posible realizar de manera estable la separación por membrana durante un largo período de tiempo.
Además, también es posible cambiar la concentración de la disolución química utilizada en la etapa de limpieza de la disolución química. Por ejemplo, se puede usar una concentración baja de la disolución química en la etapa de limpieza de la disolución química en el proceso de detención hasta un número predeterminado de veces, y luego se usa una disolución química de alta concentración en la etapa de limpieza de la disolución química a partir de entonces, lo que puede repetirse En este caso, se obtienen características de presión transmembrana similares a las de la FIG. 5C.
Cuando la presión transmembrana de la membrana 12 de separación llega a ser igual o mayor que el límite superior predeterminado del valor permisible, es preferible realizar el proceso de detención para parar temporalmente la extracción del agua permeada del dispositivo 7 de separación por membrana, incluso antes de que el nivel de agua del depósito 9 intermedio desciende hasta el nivel de agua de detención LWL predeterminado.
Incluso cuando el nivel de agua del depósito 9 intermedio es igual o mayor que el nivel de agua predeterminado, cuando la presión transmembrana de la membrana 12 de separación es igual o mayor que el límite superior del valor permisible, el proceso de detención se lleva a cabo de modo que se proporcione una oportunidad para limpiar la membrana 12 de separación, lo que permite contrarrestar una situación de emergencia.
Es preferible volver al proceso de filtración por membrana cuando se cumple cualquiera de las siguientes condiciones después de realizar el proceso de detención: el nivel de agua del depósito 9 intermedio se restablece a un nivel de agua NWL predeterminado superior al nivel de agua de detención; transcurre un período de tiempo predeterminado At; o la presión transmembrana de la membrana 12 de separación se reduce a un valor de referencia inferior al límite superior del valor permisible.
Si el proceso de filtración por membrana se reanuda cuando el nivel de agua del depósito 9 intermedio vuelve al nivel de agua predeterminado superior al nivel de agua de detención, se puede evitar el funcionamiento inactivo de la bomba P2. Si el proceso de filtración por membrana se reanuda después de que transcurra el período de tiempo predeterminado, la membrana se puede limpiar de manera estable durante ese período de tiempo. Si el proceso de filtración por membrana se reanuda cuando la presión transmembrana de la membrana de separación vuelve al valor de referencia inferior al límite superior del valor permitido, se puede lograr una limpieza fiable de la membrana.
Mientras que en el ejemplo mostrado en la FIG. 1, el depósito 9 intermedio se proporciona junto al depósito 6 de separación por membrana, si el depósito 6 de separación por membrana no está provisto del depósito 9 intermedio, es preferible que el proceso de filtración por membrana se reanude cuando el nivel de agua del mismo se restablezca a un nivel de agua predeterminado más alto que el nivel de agua de detención.
La FIG. 6 ilustra una planta de tratamiento de aguas residuales según otra realización. La realización descrita anteriormente ha explicado la planta de tratamiento de aguas residuales que incluye el depósito 5 aerobio que tiene el dispositivo 5A difusor instalado en su parte inferior, y el depósito 6 de separación por membrana que tiene el dispositivo 7 de separación por membrana sumergido en el mismo. Sin embargo, el depósito 5 aerobio y el depósito 6 de separación por membrana se pueden combinar de manera que el tratamiento aerobio y el tratamiento por separación con membrana se puedan realizar en el mismo depósito de tratamiento.
La FIG. 7 ilustra una planta de tratamiento de aguas residuales según otra realización más. La realización descrita anteriormente ha explicado el ejemplo en el que le agua de origen fluye directamente al depósito 4 libre de oxígeno que forma parte del depósito de tratamiento de lodos activados en el lado superior de la corriente. Sin embargo, es posible proporcionar además un depósito de pretratamiento 2 que tenga una rejilla 2a de barras o similar para eliminar las impurezas mezcladas en el agua de origen, y un depósito 3 de ajuste del caudal para almacenar temporalmente el agua que se va a tratar de la que se han eliminado las impurezas mediante la pantalla 2a de barras o similar. Un mecanismo de ajuste de caudal P3, tal como una bomba y una válvula, permite suministrar de manera estable el agua que se va a tratar desde el depósito 3 de ajuste del caudal al depósito 4 de tratamiento de lodos activados incluso cuando fluctúa la cantidad de flujo de entrada del agua de origen.
La realización descrita anteriormente ha explicado el ejemplo que tiene una sola línea del depósito de tratamiento de lodos activados que incluye el depósito 4 libre de oxígeno, el depósito 5 aerobio y el depósito 6 de separación por membrana. Sin embargo, la presente invención también es aplicable a tal planta de aguas residuales provista de una pluralidad de líneas de depósitos de tratamiento de lodos activados dispuestos en paralelo. En tal caso, no es necesario que cada línea de depósitos de tratamiento de lodos activados realice de forma sincronizada el proceso de filtración por membrana y el proceso de detención, y cada línea de depósitos de tratamiento de lodos activados puede realizar de forma independiente el proceso de filtración por membrana y el proceso de detención.
En este caso, cada línea puede incluir un dispositivo C de control de funcionamiento respectivo, o solo la unidad 20 de control de la filtración por membrana puede compartirse entre las líneas.
Explicación de las referencias numéricas
1: una planta de tratamiento de aguas residuales
4: un depósito sin oxígeno
5: un depósito aerobio
5A: un dispositivo difusor
6: un depósito de separación por membrana
7: un dispositivo de separación por membrana
7A: un dispositivo difusor
8: un depósito de tratamiento
20: una sección de control de filtración por membrana
C: un dispositivo de control de funcionamiento

Claims (7)

REIVINDICACIONES
1. Un método para hacer funcionar un dispositivo (7) de separación por membrana de una planta (1) de tratamiento de aguas para realizar la separación sólido-líquido del agua que se va a tratar a través de una membrana (12) de separación, comprendiendo la planta (1) de tratamiento de aguas:
un primer depósito (6) de agua en donde se sumerge el dispositivo (7) de separación por membrana;
un segundo depósito de agua compuesto por un depósito (4) libre de oxígeno lleno de lodos activados y un depósito (5) aerobio que lleva instalado en su fondo un difusor (5A) y en el que se nitrifica el nitrógeno amoniacal contenido en el agua que se va a tratar a nitrógeno nítrico, estando el segundo depósito de agua en comunicación con el primer depósito (6) de manera que su nivel de agua es el mismo que el del primer depósito (6) de agua;
un tercer depósito (9) de agua al que fluye el agua que rebosa del primer depósito (6) de agua; y
una unidad (20) de control de la filtración por membrana,
comprendiendo el método:
un proceso de filtración por membrana para establecer una cantidad de flujo M(t) de agua permeada desde el dispositivo (7) de separación por membrana para satisfacer una relación expresada por la siguiente ecuación: M(t) = KQ(t-1), donde M(t) es una cantidad de flujo del agua permeada durante un período de tiempo t que tiene una duración predeterminada, K es una ganancia (> 1), y Q(t-1) es una cantidad de flujo de entrada de agua que se va a tratar en el segundo depósito de agua durante un período de tiempo t-1 inmediatamente anterior al período de tiempo t, y extraer el agua permeada del dispositivo (7) de separación por membrana por la cantidad de flujo establecida M(t) del agua permeada por una primera bomba (P1) controlado por la unidad (20) de control de la filtración por membrana; y
un proceso de detención para parar temporalmente la extracción del agua permeada del dispositivo (7) de separación por membrana cuando el nivel de agua del tercer depósito (9) de agua es inferior a un nivel de agua de detención predeterminado,
en donde el exceso de lodo activado contenido en el agua que se va a tratar que rebosa en el tercer depósito (9) de agua dispuesto adyacente al primer depósito (6) de agua se devuelve al segundo depósito de agua junto con el nitrógeno nítrico contenido en el agua que se va a tratar por una segunda bomba (P2), que se reduce a nitrógeno por desnitrificación y parte del cual se extrae y desecha, y
en donde la cantidad de retorno (R) del lodo activado se establece en aproximadamente 4 veces con respecto a la cantidad de entrada de diseño (QD) del agua que se va a tratar.
2. El método para hacer funcionar el dispositivo (7) de separación por membrana según la reivindicación 1, en donde el proceso de detención incluye realizar una etapa de relajación para limpiar la membrana (12) de separación con un flujo ascendente del agua que se va a tratar aireando el dispositivo (7) de separación por membrana.
3. El método para hacer funcionar el dispositivo (7) de separación por membrana según la reivindicación 1, en donde el proceso de detención incluye realizar una etapa de limpieza líquida química para limpiar el dispositivo (7) de separación por membrana con una disolución química.
4. El método para hacer funcionar el dispositivo (7) de separación por membrana según la reivindicación 1, en donde, después de realizar el proceso de detención, se reanuda el proceso de filtración por membrana cuando se cumple una de las siguientes condiciones:
el nivel de agua del tercer depósito (9) de agua que se detectó en el proceso de detención vuelve a un nivel de agua predeterminado superior al nivel de agua de detención; y
ha transcurrido un tiempo predeterminado.
5. El método para hacer funcionar el dispositivo (7) de separación por membrana según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en donde la ganancia K se establece en un intervalo de 1,01 ≤K ≤1,10.
6. Una planta (1) de tratamiento de aguas que comprende:
un dispositivo (7) de separación por membrana para realizar la separación sólido-líquido del agua que se va a tratar a través de una membrana (12) de separación;
un primer depósito (6) de agua en donde se sumerge el dispositivo (7) de separación por membrana;
un segundo depósito de agua compuesto por un depósito (4) libre de oxígeno lleno de lodos activados y un depósito (5) aerobio que lleva instalado en su fondo un difusor (5A) y en donde se nitrifica el nitrógeno amoniacal contenido en el agua que se va a tratar a nitrógeno nítrico, estando el segundo depósito de agua en comunicación con el primer depósito (6) de manera que su nivel de agua es el mismo que el del primer depósito (6) de agua;
un tercer depósito (9) de agua en el que fluye el agua que se desborda del primer depósito (6) de agua,
una sección de medición de la cantidad de flujo de agua permeada configurada para medir una cantidad de flujo de agua permeada M(t);
una sección de medición de la cantidad de flujo de entrada configurada para medir la cantidad de flujo de entrada Q(t) del agua que se va a tratar;
una sección de medición del nivel del agua (W) configurada para medir el nivel del agua del tercer depósito (9) de agua; y
una sección (20) de control de la filtración por membrana configurada para establecer la cantidad de flujo del agua permeada de manera que la cantidad de flujo del agua permeada satisfaga una relación expresada por la ecuación: M(t) = KQ(t-1), donde M(t) es la cantidad de flujo de agua permeada durante un período de tiempo t que tiene una duración predeterminada, K es una ganancia (> 1), y Q(t-1) es una cantidad de flujo de entrada de agua que se va a tratar en el segunda depósito de agua durante un período de tiempo t-1 inmediatamente anterior al período de tiempo t, y configurado para controlar una primera bomba (P1) para extraer el agua permeada del dispositivo (7) de separación por membrana por la cantidad de flujo establecida de agua permeada, y parar temporalmente la extracción del agua permeada del dispositivo (7) de separación por membrana cuando el nivel de agua del tercer depósito de agua desciende hasta un nivel de agua de detención predeterminado,
en donde el exceso de lodo activado contenido en el agua que se va a tratar que rebosa en el tercer depósito (9) de agua dispuesto adyacente al primer depósito (6) de agua se devuelve al segundo depósito de agua junto con el nitrógeno nítrico contenido en el agua que se va a tratar por una segunda bomba (P2), que se reduce a nitrógeno por desnitrificación y parte del cual se extrae y desecha, y
en donde la cantidad de retorno (R) del lodo activado se establece en aproximadamente 4 veces con respecto a la cantidad de entrada de diseño (QD) del agua que se va a tratar.
7. La planta (1) de tratamiento de aguas según la reivindicación 6, en donde la sección (20) de control de la filtración por membrana está configurada para, cuando se para temporalmente la extracción del agua permeada del dispositivo (7) de separación por membrana, realizar una limpieza de la membrana (12) de separación con un flujo ascendente del agua que se va a tratar aireando el dispositivo (7) de separación por membrana, o realizar una limpieza del dispositivo (7) de separación por membrana con una disolución química.
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