BR112016005502B1

BR112016005502B1 - Filtro de membrana; e método para filtragem de um líquido em um filtro de membrana

Info

Publication number: BR112016005502B1
Application number: BR112016005502-0A
Authority: BR
Inventors: Dirk Volmering; Klaus Vossenkaul
Original assignee: membion Gmbh
Priority date: 2013-09-11
Filing date: 2014-08-26
Publication date: 2021-09-28
Also published as: BR112016005502A2; CN105636675A; JP2016530095A; DE102013218208A1; WO2015036234A1; US20160207004A1; CA2923946A1; EP3043892B1; US10406483B2; JP6498207B2; AU2014320679B2; CA2923946C; SG11201601781XA; SA516370697B1; HUE035782T2; DE102013218208B4; CN105636675B; ES2656046T3; HK1225338B; ZA201602215B

Abstract

filtro de membrana; e método para filtragem de um líquido em um filtro de membrana. é revelado um filtro de membrana para filtragem de um líquido a ser filtrado com pelo menos um transportador de membrana (121), no qual são fixas membranas (122), com cujo auxílio, um permeato fluido pode ser filtrado a partir do líquido a ser filtrado, e apresenta uma câmara coletora de permeato (124), na qual as membranas (122) são conectadas abertas no lado do permeato, e uma saída de permeato para a saída do permeato da câmara coletora de permeato (124), um sistema de distribuição de gás (126) disposto dentro do pelo menos um transportador de membrana (121) com pelo menos uma cuba (127) aberta para baixo e fechada para cima, que apresenta uma parede (129) com sulcos (130) verticais abertos para baixo para a distribuição de um gás no líquido a ser filtrado e pelo menos uma entrada de gás (128) no sistema de distribuição de gás. é revelado ainda um método para a filtragem de um líquido a ser filtrado em um tal filtro de membrana. para reduzir a inclinação de bloqueio, é sugerido configurar a pelo menos uma cuba (127) de modo que essas, respectivamente, entre sulcos adjacentes (130), em pelo menos um corte vertical, apresente uma aresta interna (132), que pelo menos na área de uma metade inferior dos sulcos (130), em cada ponto, apresente um ângulo em relação à horizontal de menos que 60º. pelo método para filtragem de um líquido a ser filtrado, flui, em um tal filtro de membrana, um fluxo de líquido gerado na pelo menos uma cuba (127), na superfície de limite de fase, dentro de uma almofada de gás, na aresta interna (132) da pelo menos uma cuba (127).

Description

[001] A invenção se refere a um filtro de membrana para filtragem de um líquido com pelo menos um transportador de membrana, no qual são fixas membranas, com cujo auxílio, um permeato fluido pode ser filtrado a partir do líquido a ser filtrado, e apresenta uma câmara coletora de permeato, na qual as membranas são conectadas abertas no lado do permeato, e uma saída de permeato para a saída do permeato da câmara coletora de permeato , um sistema de distribuição de gás disposto dentro do pelo menos um transportador de membrana com pelo menos uma cuba aberta para baixo e fechada para cima, que apresenta uma parede com sulcos verticais abertos para baixo para a distribuição de um gás no líquido a ser filtrado e pelo menos uma entrada de gás no sistema de distribuição de gás.

[002] A invenção se refere , ainda, a um método para a filtragem de um líquido a ser filtrado em uma tal filtro de membrana, sendo que um gás flui, por pelo menos uma entrada de gás, na pelo menos uma cuba, o gás preenche a pelo menos uma cuba e os sulcos até uma parte de uma altura dos sulcos com uma almofada de gás, o gás sai da almofada de gás através dos sulcos, lateralmente para fora da pelo menos uma cuba e, nesse caso, flui dentro de várias posições dentro do pelo menos um transportador de membrana, no líquido, o gás gera, pelo fluxo lateral, através dos sulcos, um fluxo de líquido direcionado paralelo à lateral do fluxo de gás, no limite de fase, dentro da almofada de gás, o gás sobe no filtro de membrana e, através disso, gera um movimento de subida do líquido no filtro de membrana e o líquido e o gás que sobem lavam o pelo menos um transportador de membrana e as membranas fixadas no mesmo.

[003] Em geral, filtros de membrana conhecidos desse tipo são concebidos para a filtragem de esgotos ricos em material sólido, em como os mesmos devem ser tratados, por exemplo, em estações biológicas de tratamento em bioreatores de membrana (MBR). Nesse caso, o filtro de membrana pode ser mergulhado no recipiente das estações de tratamento ou, previsto com encanamento de descarga e alimentação, integrado em um tubo, ser disposto seco. A força propulsora para a filtragem é realizada, na maioria dos casos, por uma baixa pressão colocada no lado do permeato, no caso da variação a seco, também pode ser realizada uma baixa pressão menor no lado da alimentação (no lado da água não-filtrada).

[004] As membranas fixas ao transportador de membrana pode, em particular, ser membrana de fibra oca, que têm um diâmetro de menos de 5 mm, podem também, contudo, ser membranas planas. Como transportador de membrana é, nesse caso, indicado o filtro de membrana, no qual as membranas estão fixas.

[005] Membranas de fibra oca são fixas, normalmente, pelo menos na parte inferior, em um transportador de membrana, frequentemente, de forma adicional, também acima, em um segundo transportador de membrana. Também filtros de membrana com membranas plana apresentam transportador de membrana também, no qual as membranas planas são fixas. As próprias membranas têm, na maioria das vezes, uma permeabilidade de membranas de microfiltragem ou de membranas de ultrafiltragem. A utilização de membranas para a osmose reversa ou nanofiltragem também é possível. Particularmente, as membranas de fibra oca se encontram em uma área de diâmetro entre 0,5 e 3 mm.

[006] Para evitar um bloqueio do filtro de membranas através de materiais eliminados por filtração, o filtro de membrana é enxaguado continuamente ou em intervalos periódicos.

[007] Métodos comuns utilizados para a lavagem física do filtro de membrana trabalham com uma retrolavagem do lado do permeato das membranas com líquido ou gás combinado com uma lavagem por bolhas de gás do lado externo das membranas. Com a elevação das bolhas de gás é também sempre gerado um fluxo do líquido a ser filtrado para cima, o que é indicado como efeito de elevação pneumática. A força de cisalhamento do fluxo de duas fases de gás e líquido tem uma turbulência elevada, pela qual revestimentos da membrana são soltos e lavados. Em reatores de membrana, ar é normalmente utilizado como gás.

[008] Um tal filtro é conhecido a partir do documento JP 10-066834. Nesse caso, são dispostos vários transportadores de membrana com membranas, não especificadas a seguir, fixadas ao mesmo, acima de um sistema de distribuição de gás, que, que possui várias cubas conectadas abertas para baixo e fechadas para cima, que apresentam uma parede com sulcos verticais abertos para baixo para a distribuição do gás no líquido.

[009] No filtro de membrana conhecido, a cuba tem a forma de um cubo aberto ou semicilindro com sulcos laterais abertos para baixo trazidos verticalmente na parede. O filtro de membrana conhecido tem várias entradas de gás no sistema de distribuição de gás, que se conectam no espaço interno das cubas, respectivamente abertos, a partir da parte superior, através do teto das cubas.

[010] Um gás 38 flui através da entrada de gás, a partir da parte superior, na cuba e preenche a mesma até uma parte de uma altura dos sulcos, com uma almofada de gás. Nesse caso, também os sulcos são preenchidos até a mesma altura, com gás e, visto que os mesmos estão abertos para fora, o gás sai da almofada de gás, através da parte dos sulcos preenchida com gás, lateralmente a partir da cuba e, nesse caso, em várias posições dentro das membranas do líquido a ser filtrado. Para poder compensar flutuações da quantidade de gás, os sulcos são dimensionados de tal modo para a operação normal, que são preenchidos apenas até uma parte com gás. O grau de enchimento da cuba com gás e, nesse caso, também, o grau de enchimento dos sulcos depende do fluxo volumétrico de gás, que flui no sistema de distribuição de gás. Em fluxos volumétricos de gás maiores, o gás se acumula mais na cuba e, com isso, uma maior parte dos sulcos é preenchida com gás, ou seja, o corte transversal de fluxo para o gás aumente e uma quantidade maior de gás flui através dos sulcos. O gás flui até o acúmulo completo da cuba, de forma uniforme, a partir dos sulcos. Apenas quando a quantidade de gás for tão grande que inunde a cuba, a quantidade adicional não-controlada deixa a cuba.

[011] Após o fluxo de gás a partir dos sulcos, esse aumenta posteriormente no filtro de membrana e gera, através disso, um movimento de subida do líquido através do filtro de membrana, segundo o princípio da elevação pneumática. O efeito elevado da força de cisalhamento do fluxo de duas fases do líquido e gás que subiram lava, com isso, as membranas, sendo que revestimentos e acúmulos são soltos e retirados do filtro.

[012] Por fluxo lateral pelos sulcos, o gás gera um fluxo do líquido direcionado paralelo ao fluxo de gás lateral no limite de fase entro da almofada de gás, que flui pela parte da parede, entre os sulcos, que sai a partir da almofada de gás. Com esse fluxo, em bioreatores de membrana, em particular, em aplicações para o tratamento de rejeitos líquidos, frequentemente, pelos e uniões fibrosas são lavados.

[013] No filtro de membrana descrito no documento JP 10-066834, as seções da parede que se projetam na parte inferior, a partir da almofada de gás, entre os sulcos, atuam como um pente ou tela sobre os quais, pelos ou uniões fibrosas contidas no líquido a ser filtrado se fixam facilmente nos sulcos. Caso pelos sejam incorporados, por exemplo, através do fluxo, com uma extremidade e com outra em um sulco adjacente, então os mesmos são mantidos nas arestas de fluxo da parede entre os sulcos, o que pode levar a um bloqueio dos sulcos. Através disso, a quantidade gás que flui através desses sulcos é prejudicada até sua exaustão. A consequência é uma inserção de gás e lavagem insuficientes da área de membrana que se encontra nos mesmos, pelo que, há o risco de um bloqueio dessa área.

[014] Obj etivo

[015] A invenção tem por objetivo, oferecer um filtro de membrana no qual seja reduzida a inclinação ao bloqueio.

[016] Solução

[017] Partindo do filtro de membrana conhecido, é sugerido, de acordo com a invenção, que a pelo menos uma cuba, respectivamente, entre sulcos adjacentes, em pelo menos um corte vertical, apresente uma aresta interna, que pelo menos na área de uma metade inferior dos sulcos, em cada ponto, apresente um ângulo em relação à horizontal de menos que 60°. Essa condição pode ser realizada ou através de uma inclinação maior ou de um arredondamento nessa aresta interna. Através disso, há, nas arestas internas inferiores da parede, uma área de fluxo para o líquido que flui dentro da almofada de gás, no qual, pelos ou uniões fibrosas são eliminadas com o fluxo do líquido, pelo que a inclinação de bloqueio dos sulcos e, com isso, também, a área de membrana que se encontra sobre os mesmos, é reduzida.

[018] Em uma modalidade vantajosa do filtro de membrana de acordo com a invenção, o sistema de distribuição de gás é formado no lado inferior do pelo menos um transportador de membrana. Nesse caso, o transportador de membrana e o sistema de distribuição de gás são um componente. Através disso, o gás é distribuído diretamente no lado inferior do transportador de membrana, no líquido a ser filtrado, e de fato, nas posições, nas quais o mesmo sai do sistema de distribuição de gás. Dessa maneira, as bolhas de gás circulam, diretamente em seus locais específicos, pelo transportador de membrana e pelas membranas fixadas ao mesmo. Através da modalidade do sistema de distribuição de gás no lado inferior do transportador de membrana, são evitadas potenciais falhas de fluxo do gás.

[019] Devido à menor profundidade de injeção, reduz- se, além disso, a necessidade de energia para a injeção de gás em comparação aos sistemas com sistema de distribuição de gás instalados separados dentro do transportador de membrana. Outras vantagens são custos de produção mais baixos, visto que o filtro de membrana apresenta menos componentes através da formação do sistema de distribuição de gás abaixo, no transportador de membrana.

[020] A fim de assegurar uma retirada de pelo e uniões fibrosas nas arestas internas inferiores arredondadas ou oblíquas da cuba, é necessária uma expansão horizontal dessas arestas internas de cerca de 10 a 15 mm. No caso mais simples, essa exigência resulta em uma parede da cuba configurada de forma correspondentemente mais espessa.

[021] No filtro de membrana de acordo com a invenção, o sistema de injeção de gás pode, de forma alternativa, ser instalado afastado do mesmo, como um próprio componente dentro do transportador de membrana. O sistema de distribuição de gás pode, nesse caso, ser configurado como um componente próprio. Contudo, o afastamento entre o sistema de distribuição de gás e o transportador de membrana tem também desvantagem: Na área de fluxo preenchida com o líquido entre o sistema de distribuição de gás e o transportador de membrana, bolhas de gás podem ser flexionadas através de fluxos transversais no bioreator ou outros fluxos e não chegar nas posições previstas, no transportador de membrana, pelo que uma inserção de gás uniforme das membranas não pode mais ser assegurado. Além disso, aumenta a necessidade e energia para a inserção de gás devido à maior profundidade de injeção. Em uma profundidade de injeção de 2m, significa 20 cm de profundidade de injeção adicional já em uma maior necessidade de energia de 10%.

[022] Pela modalidade do filtro de membrana é vantajoso que a pelo menos uma cuba apresente respectivamente entre os sulcos adjacentes pelo menos uma nervura vertical que corre para dentro a partir da parede, cuja expansão recebe na pelo menos uma cuba, para baixo. Caso o sistema de distribuição de gás e, com isso, também a cuba seja configurada como peça de molde por injeção, então a parede mais espessa tem a desvantagem de acúmulo de material. São ilustradas as nervuras da parte individual da parede espessa que permanecem mantidas, enquanto as outras áreas da parede mais espessa são cortadas, de modo que apenas uma parede na outra parede restante mais fina do componente permaneça. Através das nervuras, são evitados acúmulos de material no componente e permite uma produção como peça injeção por molde. Nesse caso, as nervuras formam a parte da parede entre, respectivamente, sulcos adjacentes, nos quais pelo e uniões fibrosas podem ser eliminados para fora. O corte vertical, que apresenta uma aresta interna, que, pelo menos na área de uma metade inferior dos sulcos, em cada ponto, apresenta um ângulo em relação à horizontal menor do que 60°, corre, nesse caso, longitudinalmente, através das nervuras.

[023] Visto que as nervuras, contudo, são basicamente um remanescente da parede espessa da cuba, as mesmas necessitam a mesma expansão horizontal de cerca de 10 a 15mm. Através disso, são colocadas limitações à configuração da cuba. Assim, cubas de uma largura total inferior a 3 cm não são mais úteis fluidicamente, visto que o corte transversal de fluxo que permanece aberto entre as nervuras no interior da cuba, em geral, é muito pequeno, para permitir o fluxo da quantidade total de gás.

[024] Em um filtro de membrana de acordo com a invenção, a cuba do sistema de distribuição de gás pode apresentar diferentes formas de plano, de arredondado a retangular e poligonal, até formas completamente livres. Caso o sistema de distribuição de gás e, com isso, também a cuba formados no lado inferior do transportador de membrana, a cuba recebe necessariamente alguns detalhes geométricos e medições do transportador de membrana.

[025] Em uma modalidade mais vantajosa do filtro de membrana de acordo com a invenção, o sistema de distribuição de gás apresenta canais de condução de gás abertos para baixo, que, pelo menos, em uma parte dos sulcos, externamente, se conectam para o direcionamento e distribuição do gás, a partir da pelo menos uma cuba. Nesse caso, a vantagem dos canais de condução de gás é que, com isso, também partes significativamente mais estreitas do sistema de distribuição de gás podem ser realizadas.

[026] Assim, o transportador de membrana de um filtro de membrana de acordo com a invenção pode, por exemplo, apresentar uma âncora, na qual vários dedos são trazidos, nos quais, na parte superior, são fixadas membranas. Caso a cuba de acordo com a invenção seja formada, por exemplo, sob a extensão da âncora, assim serão formados os canais de condução de gás no lado inferior do dedo e permitem um direcionamento do gás em áreas do filtro de membrana ainda mais afastada da cuba

[027] Os canais de condução de gás de um filtro de membrana, de acordo com a invenção, têm uma parte inferior, que corre ou horizontal ou apresentam uma inclinação contra às horizontais, de tal modo que, a extremidade dos canais de condução de gás se encontram na parte superior da posição de seu início conectado nos sulcos. Através da parte inferior inclinada, o direcionamento do gás nos canais de condução de gás é acelerado e um risco de bloqueio dos canais de condução de gás é reduzido.

[028] Em uma outra modalidade vantajosa de um tal filtro de membrana de acordo com a invenção, os canais de condução de gás se conectam verticalmente acima, deslocados nos sulcos. Através disso, a interação entre os sulcos e os canais de condução de gás que se conectam ao mesmo é significativamente reduzida, o que assegura um fluxo uniforme dos sulcos sem e com canais de condução de gás conectados. Além disso, em canais de condução de gás que se conectam ainda mais acima, deslocados nos sulcos, pode ser realizada, por técnica de peça moldada por injeção, uma configuração favorável dos componentes, devido ao impedimento de acúmulo de material no componente.

[029] Em uma outra modalidade vantajosa do filtro de membrana de acordo com a invenção, os sulcos são mais amplos para baixo. Isso tem a vantagem de que, em fluxo volumétrico crescente e, consequentemente, almofada de gás que se retém ainda mais para baixo, na cuba, a superfície de corte transversal dos sulcos aumenta desproporcionalmente. Através disso a pressão do gás na entrada de gás aumenta apenas ligeiramente, o que aprimora a regulação própria do fluxo uniforme dos sulcos e, com isso, a uniformidade da injeção de gás. Os sulcos que se tornam mais amplos para baixo formam, com isso, um "estrangulador" variável para a quantidade de gás que flui através dos sulcos, em diferentes fluxos volumétricos de gás. Através da forma de corte transversal do estrangulador, o nível que depende do fluxo volumétrico nos sulcos pode ser influenciado.

[030] Em uma outra modalidade vantajosa do filtro de membrana de acordo com a invenção, os sulcos apresentam diferentes tamanhos de superfícies de corte transversal. Visto que, pode ser que, em diferentes modalidades geométricas da cuba, em particular, mesmo se canais de condução de gás sejam conectadas em alguns dos sulcos, com os quais, quantidades de gás que fluem através de diferentes sulcos em diferentes tamanhos de superfícies de membrana, devem ser lavados, é vantajosos, que a quantidade de gás que flui através dos sulcos se ajustem à configuração geométrica dos sulcos nos quais são necessárias diferentes quantidades de gás. Portanto, em sulcos, nos quais um canal de condução de gás se conecta, que transporta o gás em áreas do filtro de membrana que se situam ainda mais externas da cuba, podem ser realizadas superfícies de corte transversal maiores, na quais, esses sulcos apresentam uma largura maior.

[031] Em uma outra modalidade vantajosa do filtro de membrana de acordo com a invenção, a pelo menos uma entrada de gás se conecta na pelo menos uma cuba, lateralmente. Isso é particularmente vantajoso, se o sistema de distribuição de gás for formado no lado inferior do transportador de membrana. Essa alimentação de gás ocorre, nesse caso, na altura dos sulcos, pelo que fluxos verticais do gás e, com isso, um transbordamento da almofada de gás a partir da cuba pode ser evitado.

[032] No caso de um sistema de distribuição de gás separado do transportador de membrana, a entrada de gás pode ser realizada de forma alternativa também pela parte superior, através da parte inferior da cuba que se encontra acima. De forma alternativa, uma entrada de gás separada da cuba e do sistema de distribuição de gás pode permitir que o gás, por exemplo, flua a partir de um tubo separado na cuba posicionado dentro da cuba.

[033] Partindo do método conhecido, é sugerido, de acordo com a invenção, que o fluxo de líquido gerado dentro da almofada de gás, respectivamente, entre sulcos adjacentes, em pelo menos um corte vertical, apresente uma aresta interna da pelo menos uma cuba, que pelo menos na área de uma metade inferior dos sulcos, em cada ponto, apresente um ângulo em relação à horizontal de menos que 60°. Através disso, são retirados pelos e uniões fibrosas na aresta interna e bloqueios dos sulcos e das áreas de membrana que se encontram nos mesmos são amplamente evitados. Através disso é reduzido, no total, a inclinação ao bloqueio do filtro de membrana.

[034] Em uma modalidade preferida do método de acordo com a invenção, o gás flui segundo o fluxo de alguns dos sulcos através de canais de condução de gás em áreas do filtro de membrana afastadas para fora da pelo menos uma cuba. Através disso é obtido, no total, uma distribuição uniforme do gás pelo corte transversal todo do filtro de membrana.

[035] Em uma outra modalidade preferida do método de acordo com a invenção, o gás flui a partir de um sistema de distribuição de gás formado no lado inferior do pelo menos um transportador de membrana e circunda, após o influxo no líquido, no pelo menos transportador de membrana. Isso tem a vantagem de que o gás, antes de chegar ao transportador de membrana, não precisa ser fluido por qualquer área de fluxo adicional, na qual pode ser impedido, por conta de interferências, de se chegar aos locais específicos no transportador de membrana.

[036] Para a execução de um método de acordo com a invenção, o filtro de membrana pode ser submerso no líquido. O filtro de membrana é, então, circulado pelo líquido a ser filtrado e, por conta do efeito de elevação pneumática do gás que sobe no filtro de membrana e inserido no elemento inferior, o líquido a ser filtrado é sugado a partir da parte inferior, no elemento inferior e o líquido flui juntamente com o gás, antes de ambos fluírem pela parte superior, para fora da unidade de filtro.

[037] No contexto de um método de acordo com a invenção, o líquido a ser filtrado pode ser alimentado, por meio de um primeiro condutor de líquido, ao elemento inferior e por meio de um segundo condutor de líquido são descarregados da unidade do filtro, sendo que o segundo condutor de líquido é fechado na parte superior das membranas em um tubo, que circunda as membranas, que se conecta na parte inferior, no elemento inferior. Essa variação da operação de uma unidade de filtro de acordo com a invenção é também indicada como operação "posicionada seca".

[038] Pela realização de unidades de filtro maiores, vários filtros de membrana de acordo com a invenção podem ser montados paralelos, um ao lado do outro, em um contexto conjunto. Nesse caso, as saídas de permeato dos filtros de membrana individuais são unidos com tubulações, que servem para a derivação do permeato existente, a partir dos filtros de membrana. Também as entradas de gás são unidas pelas tubulações que servem para a alimentação dos gases no filtro de membrana. Nesse caso, as tubulações de alimentação de gás podem ser equipadas individualmente com estranguladores para a equalização da alimentação do ar no filtro de membrana individual. Vantajoso é, nesse caso, posicionar o posicionamento desses estranguladores nas tubulações de alimentação de gás acima da superfície do líquido, para evitar, durante o desligamento do filtro, uma inundação do corte transversal do estrangulador e, com isso, excluir um bloqueio dos estranguladores através de componentes de material sólido do líquido. Exemplos de modalidade

[039] A invenção é esclarecida, a seguir, com base nos exemplos de modalidade. Mostra-se

[040] Figura 1a a 1e um primeiro filtro de membrana de acordo com a invenção (corte total, corte parcial e vista do elemento inferior),

[041] Figura 2a a 2c proporções de fluxo no primeiro filtro de membrana,

[042] A Figura 3 o primeiro filtro de membrana 1 em operação de submersão.

[043] Figura 4 o primeiro filtro de membrana em operação colocada a seco,

[044] Figura 5a a 5i detalhes de um segundo filtro de membrana de acordo com a invenção,

[045] Figura 6a a 6c vistas parciais e cortes do sistema de distribuição de gás do segundo filtro de membrana,

[046] Figura 7a a 7d outro filtro de membrana de acordo com a invenção,

[047] Figura 8a vista e corte de uma cuba de um sétimo filtro de membrana de acordo com a invenção,

[048] Figura 8b vista e corte de uma cuba de um oitavo filtro de membrana de acordo com a invenção,

[049] Figura 9a e 9b vista e corte de um elemento inferior de um nono filtro de membrana de acordo com a invenção,

[050] Figura 10a a 10c vista e corte de um sistema de distribuição de gás de um décimo filtro de membrana de acordo com a invenção,

[051] Figura 11a e 11b variações do sistema de distribuição de gás de outros filtros de membrana de acordo com a invenção.

[052] Os desenhos representados nas Figuras não estão em escala. Todos os detalhes não fornecidos do filtro de membrana de acordo com a invenção descritos a seguir são idênticos às modalidades já descritas anteriormente do filtro de membrana de acordo com a invenção.

[053] As Figuras 1a a 1e mostram cortes e vistas de um primeiro filtro de membrana 1 de acordo com a invenção. Esse apresenta um elemento inferior 2 com um invólucro 3 e um transportador de membrana 4 que se encontra no mesmo, no qual membranas de fibra oca 5 estão fixadas na parte de superior. No invólucro 3 do elemento inferior 2 se conecta um tubo 6 se conecta na parte superior.

[054] As membranas de fibra oca 5 são reforçadas com tecido e têm um diâmetro externo de 2,5 mm. As mesmas são fechadas individualmente na extremidade superior 7. O tubo 6 se projeta na extremidade superior 7 em um comprimento de 8 a 10 cm. As membranas de fibra oca 5 são moldadas de forma vedada na parte inferior, no transportador de membrana 4 por uma camada de resina 9, sendo que o lúmen das membranas de fibra oca 5 permanecem abertos.

[055] O filtro de membrana 1 apresentam uma altura de 10 a 200 cm, o elemento inferior 2 uma altura de 11 a 12 cm e o transportador de membrana 4 uma altura de 12 a 11 cm. O elemento inferior 2 e o tubo 6 apresentam ambos, um diâmetro externo de 75 mm. O tubo 6 apresenta um diâmetro inferior de 68 mm. O elemento inferior 2 apresenta ainda uma entrada de gás 13 e uma saída de permeato 14.

[056] O transportador de membrana 4 está unido ao invólucro 3 por uma posição de ancoragem 15. O elemento inferior 2 entre o invólucro 3 e o transportador de membrana 4 apresenta uma câmara de fluxo 16 que é formada como folga anular com uma largura de 9 mm, que circunda o transportador de membrana 4 e é interrompida apenas pelo ponto de ancoragem 15. A câmara de fluxo 16 limita, em cada corte horizontal, tanto o invólucro 3 quanto o transportador de membrana 4.

[057] A câmara de fluxo 16 é limitada em direção vertical através da área de intersecção da altura 11 do elemento inferior 2 e da altura 12 do transportador de membrana 4. O elemento inferior 2 é aberto para fora e permite a passagem de fluxo. A câmara de fluxo 16 apresenta na parte superior, uma saída 17 no tubo 6.

[058] A entrada de gás 13 é unida a um sistema de distribuição de gás 18 formado no lado inferior do transportador de membrana 4, que apresenta uma cuba 19 fechada na parte superior e aberta para baixo, que apresenta uma parede 20 com sulcos verticais abertos 21. A cuba 19 apresenta uma aresta interna 22, respectivamente, de forma central, entre sulcos 21 adjacentes, em um corte vertical que corre ortogonal à parede 20, que, pela altura total dos sulcos 21, é uma aresta inclinada, cujo ângulo 24 perfaz 40° em relação à horizontal. De forma alternativa, a aresta interna 22, na área de uma metade inferior 23 dos sulcos 21, apresenta, em cada ponto, um ângulo 24 em relação à horizontal de menos de 60°.

[059] O elemento inferior 2 apresenta ainda uma câmara coletora de permeato 25, na qual desemboca o lúmen das membranas de fibra oca 5. A câmara coletora de permeato 25 está unida a uma saída de permeato 14 do elemento inferior 2.

[060] A Figura 1d mostra uma vista superior do elemento inferior 2 com as membranas de fibra oca 5 sem o tubo 6. O número de membranas de fibra oca 5 representadas não corresponde ao número de fato das membranas de fibra oca 5. E a Figura 1e mostra uma vista do elemento inferior 2, a partir da parte inferior. O número dos sulcos 21 é de 6. Esses são divididos uniformemente ao longo da circunferência da cuba 19 em suas paredes 20.

[061] A saída de permeato 14 e a entrada de gás 13 se encontram no prolongamento do ponto de ancoragem 15 radialmente para fora.

[062] As Figuras 2a a 2c mostram a proporção do fluxo no elemento inferior 2 e na parte inferior do tubo 6 do primeiro filtro de membrana 1 durante a operação de filtragem.

[063] Nesse caso, a Figura 2a mostra um primeiro corte vertical através da parte inferior do filtro de membrana 1, sendo que o corte também corre através do ponto de ancoragem 15.

[064] Através da entrada de gás 13, durante a operação do filtro de membrana 1, um gás 26 é introduzido no elemento inferior 2 e na câmara de fluxo 16. Nesse caso, o gás 26 flui para dentro da entrada de gás 13, primeiramente, na cuba 19. O gás 26 preenche a cuba 19 até uma parte da altura dos sulcos 21 e forma, na cuba 19, uma almofada de gás 27. O gás 26 também preenche os sulcos 21 até a altura da almofada de gás 27 e flui, por fim, pela parte dos sulcos 21 preenchida com gás 26 lateralmente a partir da cuba 19 ou a partir da almofada de gás 37 e, nesse caso, flui em um líquido a ser filtrado 28.

[065] Até a câmara de fluxo 16, o transportador de membrana 4 fecha completamente o elemento inferior 2 para a passagem do líquido 28 e do gás 26, ou seja, até que não haja na câmara de fluxo 16 quaisquer outras aberturas de passagem no elemento inferior 2 para o gás 26 e o líquido 28.

[066] Acima do elemento inferior 2, no tubo 6 externo às membranas de fibra oca 5, não há qualquer outra peça agregada. Portanto, as membranas de fibra oca 5 flutuam apenas fixadas na parte inferior, sem prejuízo, livres, no líquido 28. Dessa maneira, também pelos, uniões fibrosas ou outros materiais residuais do líquido 28 não podem se fixar nessa área.

[067] Pela passagem lateral através dos sulcos 21 o gás 26 gera um fluxo do líquido orientado radialmente para fora paralelo ao fluxo de gás lateral na superfície de limite de fase dentro da almofada de gás 27. Esse flui entre sulcos 21 respectivamente adjacentes pela aresta interna 22 da parede 20, que apresenta, em cada ponto, na área dos sulcos, um ângulo em relação à horizontal menor que 60°. Nessa aresta interna oblíqua, pelos e uniões fibrosas contidas no líquido a ser filtrado 28 são retirados através do fluxo de gás e fluxo de líquido orientados para fora, pelo que o risco de fixação desses materiais residuais no filtro de membrana 1 é reduzido.

[068] Após a passagem dos sulcos 21 o gás 26 aumenta através de sua impulsão no filtro de membrana 1 e produz, através disso, um fluxo para cima do líquido 28. Esse é sugado no filtro de membrana 1 a partir da parte inferior. O gás 26 e o líquido 28 fluem na câmara de fluxo 16 do elemento inferior 2, fluem, posteriormente, juntos através da saída 17 no tubo 6 e, na parte superior, no tubo 6, a partir do filtro de membrana 1.

[069] Através da atuação elevada da força de cisalhamento do fluxo de duas fases de líquido 28 e gás 26, que aumenta através do efeito de elevação pneumática no filtro de membrana 1, na câmara de fluxo 16 do elemento inferior 2, o transportador de membrana 4 e, no tubo 6, as membranas de fibra oca 5, são lavadas externamente e, através disso, os revestimentos e acúmulos da superfície do transportador de membrana 4 e das membranas de fibra oca 5 são lavados e descarregados do filtro de membrana 1.

[070] Entre o lado externo das membranas de fibra oca 5 e seu lúmen há uma diferença de pressão, em função da qual um permeato fluido 29 é filtrado do líquido 28 e flui no lúmen das membranas de fibra oca 5. O permeato 29 é coletado do lúmen das membranas de fibra oca 5 e fluido, então, através da saída de permeato 14 do filtro de membrana 1.

[071] Através do ponto de ancoragem 15 ocorrem tanto a alimentação do gás 26 quanto a descarga do permeato 29 filtrado no filtro de membrana 1.

[072] A entrada de gás 13 é unida à câmara de fluxo 16, por técnica de fluxo, dentro do elemento inferior 2, de modo que o elemento inferior 2 permita o fluxo da entrada de gás 13 pela cuba 19, através dos sulcos 21 e pela câmara de fluxo 16 até a saída 17.

[073] A Figura 2b mostra um outro corte, contudo, deslocado em 90° pela parte inferior do filtro de membrana 1. Nesse caso, o ponto de ancoragem 15 não é cortado, para, contudo, dois dos sulcos 21. Para reconhecer, o fluxo lateral do gás 26 através dos sulcos 21 a partir da cuba 19, ou a partir da almofada de gás 27.

[074] Além disso, nesse corte, da câmara coletora do permeato 25, a saída de permeato 14 não é visível.

[075] A Figura 2c mostra um outro corte através da parte inferior do filtro de membrana 1, que, nesse caso, corta apenas o invólucro 3 e corre através da câmara de fluxo 16, de modo que o lado externo do transportador de membrana 4 seja visível. Nesse caso, é possível reconhecer o fluxo lateral do gás 26 a partir dos sulcos 21.

[076] A Figura 3 mostra o primeiro filtro de membrana 1 em operação de submersão. As bolhas de gás no líquido 28 não são, nesse caso, representadas. Nesse caso, o filtro de membrana 1 é mergulhado em um recipiente com o líquido a ser filtrado 28, contanto que um excesso de líquido permaneça de 30 a 15 cm acima do filtro de membrana 1 até a superfície do líquido 28. Por uma tubulação de alimentação de gás 31 o gás 26 é o conduzido a partir da parte superior do líquido 28 para a entrada de gás 13. Na tubulação de alimentação do gás 31 é montado um estrangulador 32. Esse é representado nessa posição de forma exemplificativa e é necessário apenas, se vários filtros de membrana 1 operarem de forma paralela e, ao mesmo tempo, o gás 26 for alimentado. Os estranguladores 32 nas tubulações de alimentação de gás 31 servem, então, para, uniformizar a quantidade de gás 26 que flui no filtro de membrana individual 1. O estrangulador 32 é disposto acima da superfície do líquido a ser filtrado 28. Por um condutor de permeato 33 o permeato 24 existente no filtro de membrana 1 é desviado pela saída de permeato 14.

[077] A Figura 4 mostra o primeiro filtro de membrana 1 de acordo com a invenção na operação colocada a seco. As bolhas de gás no líquido a ser filtrado 28 não são, nesse caso, representadas. O líquido 28 é alimentado por um primeiro condutor de líquido 34 ao filtro de membrana 1. A partir do líquido 28, é filtrado um permeato 29 que deixa a saída de permeato 14. O gás 26 é alimentado através da entrada de gás 13. Por um segundo condutor de líquido 35 são descarregados o gás 26 e o líquido 28 retirados do permeato 29. O segundo condutor de líquido 35 é conectado na parte superior, no tubo 6, que projeta as membranas de fibra oca 5.

[078] As Figuras 5a a 5g mostram vistas e diferentes cortes de um segundo filtro de membrana 36 de acordo com a invenção.

[079] A Figura 5a mostra um corte longitudinal através do segundo filtro de membrana 36. Esse apresenta um elemento inferior 39 que permite a passagem de um gás 38 e do líquido 37, aberto para baixo, para um líquido a ser filtrado 37, que apresenta um invólucro tubular 40 e um transportador de membrana que se situa precisamente no mesmo 41, sendo que o transportador de membrana 41 é unido ao invólucro 40 por dois pontos de ancoragem 42. Membranas de fibra oca 43 são fixadas na parte superior, no transportador de membrana 43 com respectivamente um lúmen, no qual um permeato fluido 44 pode ser filtrado a partir do líquido 37. Além disso, o filtro de membrana 36 apresenta um tubo 45 fechado circunferencialmente que circunda as membranas de fibra oca 43 que se conectam na parte superior no invólucro 40 do elemento inferior 39, assim como, uma entrada de gás 46 para a entrada do gás 38 no elemento inferior 39. O elemento inferior 39 apresenta ainda uma câmara coletora de permeato 47 que é unida ao lúmen da membrana de fibra oca 43, para coletar o permeato 44 das membranas de fibra oca 43, assim como, uma saída de permeato 48 para descarte do permeato 44 a partir da câmara coletora de permeato 47.

[080] O elemento inferior 31 tem uma altura de 49 a 12 cm e o filtro de membrana 36 uma altura de 50 a 212 cm. As membranas de fibra oca 43 são moldadas de forma vedada na parte inferior, no transportador de membrana 41 por uma camada de resina 51, contra o líquido a ser filtrado 37, sendo que o lúmen das membranas de fibra oca 43 permanecem abertos. O número de membranas de fibra oca 43 representadas não corresponde ao número de fato das membranas de fibra oca 43. As membranas de fibra oca 43 são fechadas individualmente na parte superior e flutuam até a fixação inferior, na parte superior livre no líquido a ser filtrado 37. As mesmas são circundadas integralmente pelo tubo 45. O tubo 45 projeta em torno de 10 cm pela extremidade superior 52 das membranas de fibra oca 43.

[081] A Figura 5b mostra uma vista superior do elemento inferior 39 do segundo filtro de membrana 36 e a Figura 5c uma vista em perspectiva com invólucro 40 seccionado.

[082] Entre o invólucro 40 e o transportador de membrana 41 o elemento inferior 39 apresenta uma câmara de fluxo 53 aberta para baixo para o fluxo do líquido a ser filtrado 37, que apresenta uma saída na parte superior 54 para saída do líquido a ser filtrado 37 no tubo 45.

[083] A câmara de fluxo 53 tem protuberâncias 55, que se projetam no transportador de membrana 41 até uma âncora 56 do transportador de membrana 41. Através disso, são formados seis dedos 57 no transportador de membrana 41, que são unidos pela âncora 56 do transportador de membrana 41. Os dois pontos de ancoragem 42 permanecem no prolongamento da âncora 56, sendo que através de um, corre a entrada de gás 46 e através de outro, corre a saída de permeato 48. Os dois pontos de ancoragem 42 são as únicas ligações do transportador de membrana 41 com o invólucro 40. A equipação do transportador de membranas 41 com as membranas de fibra oca 43 ocorre pelo segundo filtro de membrana 36 apenas na área dos dedos 57, sendo que a área entre os dedos acima da âncora 56 permanece aberto por razões de técnica de produção. As membranas de fibra oca 43 do segundo filtro de membrana 36 são reforçadas com tecido e têm um diâmetro externo de 2,5 mm.

[084] Na área da âncora 56 há um corte horizontal no elemento inferior 39, no qual a câmara de fluxo 53 forma dois canais de fluxo 58 associados, que na folga anular na área externa dos dedos 57 apresenta uma largura padrão 59 de 6 mm. Também entre os dedos 57 o canal de fluxo 58 tem a mesma largura 59 de 6 mm. Visto que as arestas dos dedos 57 são arredondadas em função do ponto de vista da técnica de fluxo, ambos os canais de fluxo 58 apresentam nas arestas dos dedos 57 uma largura ligeiramente maior que 6 mm. No total, ambos os canais de fluxo 58 apresentam uma largura padrão 59 de 6mm de mais de 80 % de seu comprimento.

[085] A câmara de fluxo 53 limita, em cada corte horizontal, tanto o invólucro 40 quanto o transportador de membrana 41 e é interrompida apenas através da ambas as posições de ancoragem 42. O transportador de membrana 41 fecha completamente o elemento inferior 39 até a câmara de fluxo 53, ou seja, o elemento inferior 39 não apresenta, fora da câmara de fluxo 53, quaisquer outros canais de fluxo para o líquido 37 ou o gás 38 a ser filtrado.

[086] O diâmetro 60 do elemento inferior 39 do segundo filtro de membrana 36 perfaz 208 mm.

[087] A Figura 5d mostra um corte através do elemento inferior 39 do segundo filtro de membranas 36, de tal modo que a âncora 56 seja seccionada precisamente na câmara de fluxo 53 entre os dois dedos 57. Dentro da âncora 56 se encontra uma parte da câmara coletora de permeato 47. A câmara de fluxo 53 é limitada em direção vertical através da área de intersecção de uma altura 49 do elemento inferior 39 e da altura 61 do transportador de membrana 41. No lado inferior do transportador de membrana é formado um sistema de distribuição de gás 62, cuja altura pela definição da câmara de fluxo 53 permanece considerada. A câmara de fluxo 53 termina na parte superior, na saída 54.

[088] Como é possível reconhecer na Figura 5d e Figura 5e os dedos 57 são chanfrados na parte inferior, em ambas as direções horizontais, pelo que o transportador de membrana 41 apresenta uma superfície de corte transversal que se estreita para baixo. Através disso, no líquido a ser filtrado 37, pelos e uniões fibrosas contidos no mesmo não se engatam nos dedos 57 mas são retirados ao longo da inclinação dos dedos 57 na câmara de fluxo 53, são integralmente lavados e atingem, posteriormente, a área das membranas de fibra oca 43, no tubo 45. Nessa área, fora das membranas de fibra oca 43 conectadas individualmente na parte superior, não há outras peças agregadas disponíveis, nas quais pelos ou uniões fibrosas possam ser fixar, e visto que, além disso, as membranas de fibra oca 43 são fechadas individualmente na parte superior, pelos e uniões fibrosas podem ser lavados livremente, para cima, a partir do filtro de membrana 36.

[089] A Figura 5f mostra uma vista em perspectiva do elemento inferior 39 do segundo filtro de membrana 36 a partir da parte inferior e inclinado e a Figura 5g uma metade do elemento inferior 39 com invólucro seccionado 40.

[090] No segundo filtro de membrana 36 o elemento inferior 39 apresenta a entrada de gás 46. Essa é unida em um sistema de distribuição de gás 62 formado no lado inferior do transportador de membrana 41, que apresenta uma cuba 63 fechada na parte superior e aberta para baixo, que apresenta uma parede 64 com sulcos verticais abertos para baixo 37 para distribuição do gás 38 no líquido a ser filtrado 37. DA largura da cuba 63 corresponde à largura da âncora 56 e é formada no lado inferior dessa. A entrada de gás 46 fecha diretamente na lateral a cuba 63.

[091] Em cada segundo sulco 65, externamente, na cuba 63, um canal de gás 66 é conectado, que é formado no lado inferior dos dedos 57, para direcionar o gás 38 partindo da cuba em direção ao invólucro 40. Os outros sulcos 65, nos quais não há quaisquer outros canais de gás conectados, desembocam, respectivamente, entre dois dedos 57, ou nos dedos externos 57 entre esses, e o invólucro 40 do lado externo da âncora 56. Dessa maneira, a cuba 63 apresenta, em cada um de seus dois lados longitudinais, uma parede 64 com respectivamente 13 sulcos 65. Os sulcos 65 se tornam mais largos para baixo, para também poderem compensar flutuações maiores na quantidade alimentada de gás 38.

[092] A largura dos sulcos 65 e, com isso, também sua superfície de corte transversal são de tamanhos diferentes. Através disso, a quantidade de gás que flui pelos sulcos 65 é ajustada na superfície das membranas de fibra oca 43 a ser limpa com o gás 38. De forma correspondente, os sulcos 65 apresentam, dentro dos dedos 57 mais longos, no centro do elemento inferior 39, sulcos mais largos 65 que os sulcos 65 externos dentro dos dedos mais curtos 57. Os sulcos mais estreitos 65 são aqueles que desembocam entre os dedos 57.

[093] Através da modalidade do sistema de distribuição de gás 62 com sulcos 65 e canais condutores de gás 66 o gás 38 flui pelo transportador de membrana 41 após o fluxo no líquido a ser filtrado 37.

[094] O elemento inferior 39 pode permitir fluxo da entrada de gás 46 pela cuba 63, pelos sulcos 65 e pela câmara de fluxo 53 até a saída 54. O transportador de membrana 41 fecha o elemento inferior 39 até a câmara de fluxo 43 não apenas para o fluxo do líquido a ser filtrado 37, mas também para o fluxo do gás 38.

[095] A Figura 5 h mostra apenas um dos dedos 57 do segundo filtro de membrana 36. Nesse caso, é possível ver a âncora 56em corte e sua cuba 63 formada no lado inferior da mesma. Além disso, é possível reconhecer canais de condução de gás 66 que correm sobre o lado inferior do dedo 57 em ambos os lados da cuba 63.

[096] A Figura 5i mostra um corte que atravessa o canal de gás 66 em um corte externo do elemento inferior 39 do segundo filtro de membrana 36. Nesse caso, é possível reconhecer que os canais de gás 66 se conectam verticalmente para cima, deslocados nos sulcos 65.

[097] As Figuras 6a a 6c mostram vistas e cortes de partes da cuba 63 do segundo filtro de membrana 36.

[098] A cuba 63 apresenta internamente, respectivamente, de forma central, entre os sulcos 65 adjacentes, nervuras verticais 67 que correm ortogonalmente à parede 64. Cada nervura 67 apresenta na parte inferior um estreitamento, que é alimentado à parede 64 e, com isso, é formada uma inclinação ou aresta interna arredondada 68 da cuba 63.

[099] Geometricamente a cuba 63 apresenta respectivamente entre os sulcos 65 adjacentes, em um corte vertical, que, nesse caso, corre ortogonalmente à parede 64 através da nervura 67, uma aresta interna 68, que pelo menos na área da metade inferior 69 dos sulcos 65, em cada ponto, apresenta um ângulo 70 em relação à horizontal menor que 60°, na altura da metade 69 dos sulcos 65, de 58°.

[0100] A operação de filtragem do segundo filtro de membrana 36 não representada se diferencia da operação de filtragem do primeiro filtro de membrana 1 da seguinte forma:

[0101] O gás 38 flui através da entrada de gás 46 na cuba 63 e preenche a mesma e os sulcos 65 até uma parte da altura dos sulcos 65 com uma almofada de gás. A partir desses, o gás 38 flui através dos sulcos 65 lateralmente para fora a partir da cuba 63 e, nesse caso, em várias posições dentro do transportador de membrana 41 no líquido a ser filtrado 37. O gás 38 flui, nesse caso, a partir dos sulcos 65, primeiramente, nas protuberâncias 55 da câmara de fluxo 53 entre respectivamente dois dedos 57 e, posteriormente, a partir dos sulcos 65 dentro dos dedos 57, nos canais de condução de gás 66. Por esse, o gás 38 chega, para fora, afastado da cuba 63, na área externa do filtro de membrana 36.

[0102] Pelo fluxo lateral através dos sulcos 65, um fluxo de líquido direcionado paralelo ao lado do fluxo de gás é criado no limite de fase, dentro da almofada de gás, que flui pela aresta interna 68 da nervura 67. Devido ao ângulo 70 dessa aresta interna 68 da cuba 63 que se encontra respectivamente entre dois sulcos 65, pelos e uniões fibrosas podem ser eliminadas pelo fluxo da aresta interna 68, pelo que a inclinação de bloqueio do filtro de membrana 36 é significativamente reduzida.

[0103] Após a entrada do gás no líquido a ser filtrado 37 o transportador de membrana 41 permite o fluxo de gás 38 e do líquido 37, antes da mistura de gás 38 e líquido 37 fluir pelas membranas de fibra oca 43 fixadas no transportador de membrana 41. Devido a elevada força de cisalhamento do fluxo de duas fases, as membranas de fibra oca 43 e o transportador de membrana 41 são lavados externamente.

[0104] O elemento inferior 39 permite o fluxo e gás 38 partindo da entrada de gás 46 pela cuba 63, pelos sulcos 65 e pela câmara de fluxo 53 até a saída 54. Visto que a câmara de fluxo 53 sempre estar localizada entre o invólucro 40 e o transportador de membrana 41 e, além disso, pelas protuberâncias 55 também se projetarem na área do filtro de membrana 36, é obtida, por meio deste modo, pelo corte transversal total, uma injeção de gás uniforme do filtro de membrana 36, evitando-se o fluxo a partir de câmaras de fluxo menores conectadas de forma paralela. Através disso, a inclinação para bloqueio do filtro de membrana 36 é reduzida, no todo, em comparação ao estado da técnica.

[0105] Também o segundo filtro de membrana 36 pode ser executado posicionado em operação submersa ou seca.

[0106] As Figuras 7a a 7d mostram uma outra variação do filtro de membrana de acordo com a invenção, com um elemento inferior e um elemento de cabeça.

[0107] A Figura 7a mostra um terceiro filtro de membrana 71 de acordo com a invenção. Esse se diferencia do primeiro filtro de membrana 1 pelo fato de que um tubo fechado 73 se conecta na parte superior em um elemento inferior 72, circunda a membrana de fibra oca 74 e se conecta, na parte superior, em um elemento de cabeça 75. O elemento de cabeça 75 tem um invólucro 76 e um transportador de membrana 77 disposto no mesmo, que é unido ao invólucro 76 apenas por um ponto de ancoragem 78. No elemento de cabeça 75 as membranas de fibra oca 74 são moldadas abertas com seus lúmens e fixadas na parte superior, vedadas por uma camada de resina 79 contra o líquido a ser filtrado.

[0108] O elemento de cabeça 75 apresenta uma câmara coletora de permeato 80, que estão unidos aos lúmens das membranas de fibra oca 74 por técnica de fluxo, para a coleta do permeato e uma saída de permeato 81 para a saída do permeato.

[0109] Além disso, o elemento de cabeça 75 apresenta uma segunda câmara de fluxo 82 para a passagem do gás e do líquido a ser filtrado e fluxo para fora do elemento de cabeça 75. O terceiro filtro de membrana 71 pode ser utilizado em operação de imersão e na operação de posicionamento seco.

[0110] A Figura 7b mostra um quarto filtro de membrana 83 de acordo com a invenção. Esse se diferencia do terceiro filtro de membrana 71 pelo fato de que em um tubo 84, a parte superior se conecta em um elemento inferior 85, na parte superior, primeiramente, uma guarnição do tubo 86 com aberturas 87 se conecta para o fluxo lateral, para fora, de uma parte do gás e do líquido a ser filtrado, a partir do tubo 84. A guarnição do tubo 86 e o tubo 84 consistem, no quarto filtro de membrana 83, de uma parte. Na guarnição do tubo 86, um elemento de cabeça 88 se conecta na parte superior, que apresenta os mesmos detalhes que o elemento de cabeça 75 do terceiro filtro de membrana 71. Uma outra diferença ao terceiro filtro de membrana 71 que o elemento inferior 85 forma é que esse não apresenta qualquer câmara coletora de permeato, ou seja, as membranas de fibra oca 89 são fechadas na parte inferior, endurecidas e fixadas no elemento inferior 85. O permeato existente nas membranas de fibra oca 89 fluem apenas na câmara coletora de permeato 90 do elemento de cabeça 88, são coletadas nesse local e fluem por uma saída de permeato 91, a partir do quarto filtro de membrana 83. Esse pode ser utilizada, em razão das aberturas 87, na guarnição do tubo 86, apenas em operação de imersão.

[0111] A Figura 7c mostra um quinto filtro de membrana 92 de acordo com a invenção. Esse si diferencia do terceiro filtro de membrana 71 pelo fato de que o tubo 93 não é conduzido até o elemento de cabeça 94, mas termina já antes, na parte superior, com um prolongamento do tubo 95. O elemento de cabeça 94, nesse caso, não é unido ao tubo 93 e, correspondentemente, também não pode permitir o fluxo para o líquido e o gás a ser filtrado. Apresenta, portanto, apenas um transportador de membrana 96 com as membranas de fibra oca 98 endurecidas, abertas para uma câmara coletora de permeato 97 e fixadas no mesmo, e uma saída de permeato 99 que se conecta na câmara coletora de permeato 97 para coletar e descarregar uma parte do permeato existente a partir das membranas de fibra oca 98. A outra parte do permeato é descarregada a partir de um elemento inferior 100 idêntico ao do terceiro filtro de membrana 71. Também o quinto filtro de membrana 92, em função da configuração aberta, pode ser inserido entre o tubo 93 e o elemento de cabeça 94 apenas em operação de imersão.

[0112] A Figura 7d mostra um sexto filtro de membrana 101 de acordo com a invenção. Esse apresenta um elemento inferior 102 e um elemento de cabeça 103, que são idênticos àqueles do quarto filtro de membrana 83 e são unidos por um tubo 104 fechado contínuo. O sexto filtro de membrana de acordo com a invenção 101 é concebido para a operação posicionada a seco. Nesse caso, no elemento inferior 102, é conectado um primeiro condutor de líquido 105 para a entrada do líquido a ser filtrado, partir da parte inferior, no elemento inferior 102. Além disso, um segundo condutor de líquido 106 se conecta no elemento de cabeça 103 na parte superior para a saída do líquido e do gás do sétimo filtro de membrana 101.

[0113] As Figuras 8a e 8b mostram cubas separadas de dois outros filtros de membrana, de acordo com a invenção que não estão unidos a um transportador de membrana.

[0114] A Figura 8a mostra uma cuba 107 de um sétimo filtro de membrana não representado posteriormente, com uma entrada de gás 108 que se conecta lateralmente na cuba 107, para o fluxo de um gás na cuba 107. A cuba 107 apresenta uma parede 109 com sulcos verticais 110 para a saída do gás da cuba 107. Na Figura 8a é representado, além disso, uma corte através da cuba 107, que corre no lado esquerdo de forma central entre dois sulcos 110 e do lado direito, precisamente através de um dos sulcos 110. A parede 109 apresenta tanto na área dos sulcos 110 quanto na área respectivamente entre dois sulcos 110, na parte superior, uma espessura padrão 111 de 15 mm. No corte vertical representado no lado esquerdo, através da cuba 107, entre dois sulcos 110, a cuba apresenta uma aresta interior 112, que, na área de uma metade inferior dos sulcos 110, em cada ponto, apresenta um ângulo em relação à horizontal menor que 60° para retirar pelo e uniões fibrosas contidas em um líquido a ser filtrado.

[0115] A Figura 8b mostra uma cuba 113 de um oitavo filtro de membrana, que se diferencia da cuba 107 apenas pelo fato de que, pela parede espessa 109 da cuba 107, apenas nervuras 114 estejam paradas. As nervuras se encontram respectivamente centrais entre sulcos adjacentes 115 e têm uma expansão 116 na cuba 113, que se inclina para baixo.

[0116] A expansão 116 das nervuras 114 corresponde à espessura 111 da parede 109 da cuba 107 do sétimo filtro de membrana. No corte vertical representado, através das nervuras 114, apresenta essa e, com isso, também a cuba 113, uma aresta interior 117, que, na área de uma metade inferior dos sulcos 115, em cada ponto, apresenta um ângulo em relação à horizontal menor que 60° para retirar pelo e uniões fibrosas contidas em um líquido a ser filtrado.

[0117] Com isso, no oitavo filtro de membrana de acordo com a invenção, as nervuras 114 assumem a função da parede espessa 109 do sétimo filtro de membrana de acordo com a invenção. A espessura 118 da parede 119 do oitavo filtro de membrana de acordo com a invenção é, através disso, significativamente reduzido, pelo que, para uma configuração da cuba 113 como peça moldada por injeção, podem ser evitados acúmulos de material desfavoráveis.

[0118] Em uma modalidade alternativa do oitavo filtro de membrana, as nervuras do lado oposto da cuba também podem ser dispostas deslocadas uma em relação à outra, de modo que também cubas mais estreitas podem ser realizadas. Isso se mostra, contudo, desvantajoso em cubas mais longas em sua perda de pressão e, com isso, em um fluxo longitudinal uniforme do gás.

[0119] As Figura 9a e 9b mostram uma vista e corte de um elemento inferior 102 de um nono filtro de membrana de acordo com a invenção. Essa apresenta um transportador de membrana retangular 121, no qual, na parte superior, membranas são fixadas de forma moldada em uma camada de resina 123, com cujo auxílio um permeato fluido pode ser filtrado de um líquido a ser filtrado. O transportador de membrana 121 apresenta, além disso, uma câmara coletora de permeato 124, na qual, as membranas 122 são conectadas abertas no lado do permeato, e uma saída de permeato 125 para a saída do permeato a partir da câmara coletora de permeato 124. Dentro do transportador de membrana 121 é disposto um sistema de distribuição de gás 126, que, nesse caso, é formado no lado inferior do transportador de membrana 121. Dessa maneira, o transportador de membrana 121 e o sistema de distribuição de gás 126 são um componente. O sistema de distribuição de gás 126 apresenta uma cuba 127 conectada aberta para baixo e fechada para cima, na qual uma entrada de gás 128 desemboca lateralmente. A cuba 127 apresenta, além disso, uma parede 129 com sulcos verticais abertos para baixo 130 para distribuição de um gás no líquido a ser filtrado. A parede 129 apresenta respectivamente, central, entre dois sulcos adjacentes 130 uma nervura 131 vertical que corre ortogonalmente à parede 129, cuja expansão diminui para baixo. Assim, as nervuras 131 apresentam, em um corte ortogonal à parede, uma aresta interior 132 da parede, que, na área de uma metade inferior dos sulcos, em cada ponto, apresenta um ângulo em relação à horizontal menor que 60° para retirar pelo e uniões fibrosas contidas em um líquido a ser filtrado.

[0120] As Figuras 10a a 10c mostram um sistema de distribuição de gás 133 de um décimo filtro de membrana de acordo com a invenção. O sistema de distribuição de gás 133 apresenta uma cuba arredondada 134, que é aberta para baixo e fechada para cima. A cuba 134 apresenta uma parede 135 com sulcos verticais 136 abertos para baixo para a saída de um gás da cuba 134. O sistema de distribuição de gás 133 apresenta, além disso, canais de condução de gás abertos para baixo, que se conectam externamente em cada segundo sulco 136 verticalmente, deslocados para cima. Os canais de condução de gás 137 apresentam, na parte superior, uma parte inferior 138, que partem da conexão na cuba 134 e sobem. O sistema de distribuição de gás 133 apresenta, além disso, uma entrada de gás 139, que se conecta na mesma, a partir da parte superior através da cuba 134.

[0121] A Figura 10c mostra um corte através da parede 135 da cuba 134. Nesse corte, a cuba 134 apresenta uma aresta interior inclinada 140, que apresenta, na área da altura dos sulcos 136, um ângulo em relação à horizontal menor que 40°.

[0122] As Figuras 11a e 11b mostram sistemas de distribuição de gás de dois outros filtros de membrana de acordo com a invenção. A Figura 11a mostra um corte através de um sistema de distribuição de gás 141 de um décimo primeiro filtro de membrana de acordo com a invenção. Esse apresenta uma cuba 142 arredonda aberta para baixo e fechada para cima. A cuba 142 apresenta uma parede 143 com sulcos verticais 144 abertos para baixo para a saída de um gás da cuba 142. Em um corte entre sulcos adjacentes 144 a cuba 142 apresenta uma aresta interior inclinada 145, que apresenta, na área de uma altura dos sulcos 144, um ângulo em relação à horizontal menor que 40°. O sistema de distribuição de gás 141 apresenta uma entrada de gás 146, que se conecta na mesma, a partir da parte superior através da cuba 142.

[0123] A Figura 11b mostra um sistema de distribuição de gás 147 de um décimo segundo filtro de membrana de acordo com a invenção, que se diferencia do décimo primeiro filtro de membrana pelo fato de que a entrada de gás 149 não é unida a uma cuba 148, mas é disposta dentro da cuba 148 como tubuladura para a entrada de um gás na cuba 148. Nas Figuras são mostrados 1 filtro de membrana 2 elemento inferior 3 invólucro 4 transportador da membrana 5 membranas de fibra oca 6 tubo 7 extremidade superior 8 comprimento 9 camada de resina 10 altura do filtro de membrana 11 altura do elemento inferior 12 altura do transportador de membrana 13 entrada de gás 14 saída de permeato 15 ponto de ancoragem 16 área de fluxo 17 saída 18 sistema de distribuição de gás 19 cuba 20 parede 21 sulco vertical 22 aresta interna 23 metade inferior 24 ângulo 25 câmara coletora de permeato 26 gás 27 almofada de gás 28 líquido a ser filtrado 29 permeato 30 superfície 31 tubulação de alimentação de gás 32 estrangulador 33 condutor de permeato 34 primeiro condutor de líquido 35 segundo condutor de líquido 36 filtro de membrana 37 líquido a ser filtrado 38 gás 39 elemento inferior 40 invólucro 41 transportador da membrana 42 ponto de ancoragem 43 membranas de fibra oca 44 permeato 45 tubo 46 entrada de gás 47 câmara coletora de permeato 48 saída de permeato 49 altura do elemento inferior 50 altura do filtro de membrana 51 camada de resina 52 extremidade superior 53 câmara de fluxo 54 saída 55 protuberâncias 56 âncora 57 dedos 58 canal de fluxo 59 largura 60 diâmetro 61 altura da transportador de membrana 62 sistema de distribuição de gás 63 cuba 64 parede 65 sulco vertical 66 canal de gás 67 nervura 68 aresta interna 69 metade inferior 70 ângulo 71 filtro de membrana 72 elemento inferior 73 invólucro 74 membranas de fibra oca 75 elemento de cabeça 76 invólucro 77 transportador da membrana 78 ponto de ancoragem 79 camada de resina 80 câmara coletora de permeato 81 saída de permeato 82 câmara de fluxo 83 filtro de membrana 84 tubo 85 elemento inferior 86 guarnição do tubo 87 abertura 88 elemento de cabeça 89 membranas de fibra oca 90 câmara coletora de permeato 91 saída de permeato 92 filtro de membrana 93 tubo 94 elemento de cabeça 95 prolongamento do tubo 96 transportador da membrana 97 câmara coletora de permeato 98 membranas de fibra oca 99 saída de permeato 100 elemento inferior 101 filtro de membrana 102 elemento inferior 103 elemento de cabeça 104 tubo 105 primeiro condutor de líquido 106 segundo condutor de líquido 107 cuba 108 entrada de gás 109 parede 110 sulco 111 espessura 112 aresta interna 113 cuba 114 nervura 115 sulco 116 expansão 117 aresta interna 118 espessura 119 parede 120 elemento inferior 121 transportador da membrana 122 membrana 123 camada de resina 124 câmara coletora de permeato 125 saída de permeato 126 sistema de distribuição de gás 127 cuba 128 entrada de gás 129 parede 130 sulco 131 nervura 132 aresta interna 133 sistema de distribuição de gás 134 cuba 135 parede 136 sulco 137 canal de gás 138 base 139 entrada de gás 140 aresta interna 141 sistema de distribuição de gás 142 cuba 143 parede 144 sulco 145 aresta interna 146 entrada de gás 147 sistema de distribuição de gás 148 cuba 149 entrada de gás

Claims

1. FILTRO DE MEMBRANA (1, 36 ,71, 83, 92, 101) PARA A FILTRAGEM DE UM LÍQUIDO A SER FILTRADO (28, 37) com a. pelo menos um transportador de membrana (4, 41, 77, 96, 121), no qual são fixas membranas (122), com cujo auxílio, um permeado fluido (29, 44) pode ser filtrado do líquido, e que apresenta uma câmara coletora de permeato (25, 47, 80, 90, 97, 124), na qual as membranas (122) são conectadas abertas do lado do permeato, e uma saída do permeato (14, 48, 81) para saída do permeato (29, 44) da câmara coletora de permeato (25, 47, 80, 90, 97, 124), b. um sistema de distribuição de gás (18, 62, 126, 133, 141, 147) disposto dentro do pelo menos um transportador de membrana (4, 41, 77, 96, 121) com pelo menos uma cuba conectada aberta para baixo e fechada para cima (19, 63, 107, 113, 127, 134, 142, 148), que apresenta uma parede (20, 64, 109, 119, 129, 135, 143) com sulcos verticais, abertos para baixo (21, 65, 110, 115, 130, 136, 144) para a distribuição de um gás (26, 38) no líquido e c. pelo menos uma entrada de gás (13, 46, 108, 146, 149) no sistema de gás (18, 62, 126, 133, 141, 147), caracterizado por d. a pelo menos uma cuba (19, 63, 107, 113, 127, 134, 142, 148) apresentar, respectivamente entre os sulcos adjacentes (21, 65, 110, 115, 130, 136, 144), em pelo menos um corte vertical que corre ortogonalmente à parede (20, 64, 109, 119, 129, 135, 143), uma aresta interna (112, 117, 132, 140, 145), que apresenta, pelo menos na área de uma metade inferior (23, 69) dos sulcos (21, 65, 110, 115,130, 136, 144), em cada ponto, um ângulo em relação à horizontal inferior a 60°.

2. FILTRO DE MEMBRANA (1, 36, 71, 83, 92, 101), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o sistema de gás (18, 62, 126, 133, 141, 147) é formado em um lado inferior do pelo menos um transportador de membrana (4, 41, 77, 96, 121).

3. FILTRO DE MEMBRANA (1, 36, 71, 83, 92, 101), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizado por a pelo menos uma cuba (19, 63, 107, 113, 127, 134, 142, 148), respectivamente entre sulcos adjacentes (21, 65, 110, 115, 130, 136, 144) apresentar pelo menos uma nervura (67, 114, 131) vertical que corre para dentro a partir da parede (109, 119, 129, 135, 143), cuja expansão para baixo recebe pelo menos uma cuba (19, 63, 107, 113, 127, 134, 142, 148).

4. FILTRO DE MEMBRANA (1, 36 ,71, 83, 92, 101) de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o sistema de distribuição de gás (18, 62, 126, 133, 141, 147) apresenta canais de condução de gás abertos para baixo (66, 137), que se conectam para fora em pelo menos uma parte dos sulcos (21, 65, 110, 115, 130, 136, 144) para continuidade e distribuição do gás (26, 38) por pelo menos uma cuba (19, 63, 107, 113, 127, 134, 142, 148).

5. FILTRO DE MEMBRANA (1, 36, 71, 83, 92, 101) de acordo com as reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que os canais de gás (66, 137) se conectam deslocados verticalmente para cima, nos sulcos (21, 65, 110, 115, 130, 136, 144).

6. FILTRO DE MEMBRANA (1, 36 ,71, 83, 92, 101) de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que os sulcos (21, 65, 110, 115, 130, 136, 144) são mais largos para baixo.

7. FILTRO DE MEMBRANA (1, 36 ,71, 83, 92, 101) de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que os sulcos (21, 65, 110, 115, 130, 136, 144) apresentam diferentes tamanhos de superfícies de corte transversal.

8. FILTRO DE MEMBRANA (1, 36, 71, 83, 92, 101) de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a pelo menos uma entrada de gás (13, 46, 108, 146, 149) se conecta lateralmente em pelo menos uma cuba (19, 63, 107, 113, 127, 134, 142, 148).

9. MÉTODO PARA FILTRAGEM DE UM LÍQUIDO EM UM FILTRO DE MEMBRANA (1, 36, 71, 83, 92, 101) com pelo menos um transportador de membrana (4, 41, 77, 96, 121), pelo menos uma entrada de gás (13, 46, 108, 146, 149) e um sistema de distribuição de gás (18, 62, 126, 133, 141, 147) com pelo menos uma cuba aberta para baixo e fechada para cima (19, 63, 107, 113, 127, 134, 142, 148), que apresenta uma parede (109, 119, 129, 135, 143) com sulcos abertos para baixo (21, 65, 110, 115, 130, 136, 144), sendo que a. um gás (26, 38) flui por pelo menos uma entrada de gás (13, 46, 108, 146, 149) na pelo menos uma cuba (19, 63, 107, 113, 127, 134, 142, 148), b. o gás (26, 38) preenche a pelo menos uma cuba (19, 63, 107, 113, 127, 134, 142, 148) e os sulcos (21, 65, 110, 115, 130, 136, 144) até uma parte da altura dos sulcos (21, 65, 110, 115, 130, 136, 144) com uma almofada de gás (27), c. o gás (26, 38) da almofada de ar (27) flui pelos sulcos (21, 65, 110, 115, 130, 136, 144) lateralmente para fora a partir da pelo menos uma cuba (19, 63, 107, 113, 127, 134, 142, 148) e flui, nesse caso, em várias posições dentro do pelo menos um transportador de membrana (4, 41, 77, 96, 121), no líquido, d. o gás (26, 38), pelo fluxo lateral através dos sulcos (21, 65, 110, 115, 130, 136, 144), gera um fluxo de líquido direcionado paralelo ao fluxo lateral de gás, no limite de fase, dentro da almofada de gás (27), e. o gás (26, 38) sobre no filtro de membrana (1, 36, 71, 83, 92, 101) e, através disso, é gerado um movimento de subida do líquido no filtro de membrana (1, 36, 71, 83, 92, 101) e f. do líquido e o gás que sobem (26, 38) lavam o pelo menos um transportador de membrana (4, 41, 77, 96, 121) e as membranas fixas no mesmo (122), caracterizado por g. o fluxo de líquido gerado dentro da almofada de gás (27), fluir respectivamente entre sulcos adjacentes (21, 65, 110, 115, 130, 136, 144), em pelo menos um corte vertical que corre ortogonalmente à parede (20, 64, 109, 119, 129, 135, 143), uma aresta interna (112, 117, 132, 140, 145), que apresenta pelo menos uma cuba (19, 63, 107, 113, 127, 134, 142, 148), que apresenta, pelo menos na área de uma metade inferior (23, 69) um ângulo em relação à horizontal inferior a 60°.

10. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que o gás (26, 38), após passar por alguns sulcos (21, 65, 110, 115, 130, 136, 144), flui através dos canais de gás (66, 137) em, ainda, por pelo menos uma cuba (19, 63, 107, 113, 127, 134, 142, 148), para fora, afastado da área do filtro de membrana (1, 36, 71, 83, 92, 101).

11. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 9 ou 10, caracterizado pelo sistema de distribuição de gás (18, 62, 126, 133, 141, 147) ser formado no lado inferior do pelo menos um transportador de membrana (4, 41, 77, 96, 121) e que o gás (26, 38), após o fluxo no líquido, circula em pelo menos um transportador de membrana (4, 41, 77, 96, 121).