BR112021015818A2

BR112021015818A2 - Aparelho e método de filtração

Info

Publication number: BR112021015818A2
Application number: BR112021015818-9A
Authority: BR
Inventors: Trond Melhus
Original assignee: Pro-Flo As
Priority date: 2019-02-15
Filing date: 2019-02-15
Publication date: 2021-10-13
Also published as: EP3924086B1; HRP20230983T1; SG11202108630QA; MA54916B1; IL285597A; PL3924086T3; CO2021011955A2; ES2954500T3; EP3924086A1; KR20210126688A; JOP20210223A1; HUE062858T2; US20220127178A1; CN113423484A; CN113423484B; PE20212118A1; CA3127183A1; AU2019429616A1; WO2020164730A1; EA202192187A1

Abstract

aparelho e método de filtração. um aparelho de filtração (10) para filtrar partículas do fluido, o aparelho de filtração (10) compreendendo um vaso de filtração (12); - pelo menos um elemento de filtração (14) para remover partículas do fluido que passa através do mesmo, o pelo menos um elemento de filtração (14) sendo arranjado para se mover ao longo de um trajeto (20) para o vaso de filtração (12) e para fora do vaso de filtração (12); uma entrada de filtração (16) arranjada para transportar uma mistura de partículas e fluido para o pelo menos um elemento de filtração (14) dentro do vaso de filtração (12); e uma saída de filtração (18) arranjada para transportar fluido, filtrado por pelo menos um elemento de filtração (14), para fora do vaso de filtração (12); em que o aparelho de filtração (10) é configurado para estabelecer uma pressão diferencial sobre o pelo menos um elemento de filtração (14) dentro do vaso de filtração (12). um método para filtrar partículas do fluido também é fornecido.

Description

1 / 20

APARELHO E MÉTODO DE FILTRAÇÃO Campo técnico

[001] A presente divulgação geralmente se refere à filtração. Em particular, um aparelho de filtração para filtrar partículas do fluido e um método para filtrar partículas do fluido são fornecidos. Antecedentes

[002] Vários tipos de filtração de fluidos são realizados hoje, por exemplo, filtrando águas residuais para proteger o meio ambiente, ou filtrando fluidos industriais para melhorar os processos industriais. As instalações de filtração de águas residuais conhecidas são frequentemente volumosas e muito intensivas em energia, e podem ser utilizadas grandes quantidades de produtos químicos, por exemplo, para floculação. O filtrado ou lodo gerado por esse processo de filtração também tem um alto teor de água, geralmente mais do que 90%. O lodo com alto teor de água é tipicamente transportado para instalações remotas para secar o lodo. Tanto o transporte quanto a secagem podem envolver o uso de grandes quantidades de combustíveis fósseis, resultando em alto impacto ambiental.

[003] A descarga de partículas no meio ambiente também é uma preocupação crescente. Partículas lançadas em lagos podem contribuir para a fertilização excessiva e podem proteger as plantas no fundo do lago da luz solar. Cada vez mais partículas de plástico são despejadas no meio ambiente. Muitos tipos de partículas de plástico têm a mesma densidade que a água e, portanto, não caem no fundo, tornando essas partículas mais difíceis de coletar. Sumário

[004] Um objetivo da presente divulgação é fornecer um aparelho de filtração tendo uma filtração eficiente.

[005] Um outro objetivo da presente divulgação é fornecer um aparelho de filtração que seja eficiente em termos de energia.

[006] Ainda um outro objetivo da presente divulgação é fornecer um

2 / 20 aparelho de filtração tendo uma alta capacidade de filtração.

[007] Ainda um outro objetivo da presente divulgação é fornecer um aparelho de filtração que seja ecológico, por exemplo, exigindo menos uso de produtos químicos prejudiciais ao meio ambiente.

[008] Ainda um outro objetivo da presente divulgação é fornecer um aparelho de filtração permitindo longas operações de filtração contínua sem interrupção.

[009] Ainda um outro objetivo da presente divulgação é fornecer um aparelho de filtração tendo um projeto compacto.

[0010] Ainda um outro objeto da presente divulgação é fornecer um aparelho de filtração permitindo uma instalação simples, tal como uma instalação flexível e/ou uma habilitação de um re-equipamento.

[0011] Ainda um outro objeto da presente divulgação é fornecer um aparelho de filtração resolvendo vários ou todos os objetos anteriores em combinação.

[0012] Um outro objeto da presente divulgação é fornecer um método para filtrar partículas do fluido, método esse que resolve um dos, vários, ou todos os, objetos anteriores.

[0013] De acordo com um aspecto, é fornecido um aparelho de filtração para filtrar partículas do fluido, o aparelho de filtração compreendendo um vaso de filtração; pelo menos um elemento de filtração para remover partículas do fluido que passa através do mesmo, o pelo menos um elemento de filtração sendo arranjado para se mover ao longo de um trajeto para o vaso de filtração e para fora do vaso de filtração; uma entrada de filtração arranjada para transportar uma mistura de partículas e fluido para o pelo menos um elemento de filtração dentro do vaso de filtração; e uma saída de filtração arranjada para transportar fluido, filtrado por pelo menos um elemento de filtração, para fora do vaso de filtração; em que o aparelho de filtração é configurado para estabelecer uma pressão diferencial sobre o pelo menos um elemento de

3 / 20 filtração dentro do vaso de filtração.

[0014] Uma coluna de líquido pode ser acomodada dentro do vaso de filtração no elemento de filtração. O peso dessa coluna de líquido gera uma sobrepressão no elemento de filtração, isto é, a montante do elemento de filtração. A pressão diferencial pode ser constituída por uma diferença de pressão entre uma pressão a montante (por exemplo, geodesicamente acima) de pelo menos um elemento de filtração dentro do vaso de filtração e uma pressão a jusante (por exemplo, geodesicamente abaixo) do elemento de filtração. A pressão diferencial faz com que o fluido seja sugado através do elemento de filtração dentro do vaso de filtração.

[0015] Movendo o elemento de filtração para fora do vaso de filtração, vários tratamentos do elemento de filtração podem ser realizados fora de uma zona de filtração sem interromper uma operação de filtração do aparelho de filtração. Por exemplo, uma seção de um elemento de filtração contínuo (ou um cassete compreendendo um elemento de filtração) pode ser limpa fora do vaso de filtração, enquanto outra seção do elemento de filtração contínuo (ou outro cassete compreendendo um elemento de filtração) é posicionada dentro do vaso de filtração para filtração de partículas.

[0016] Ao longo da presente divulgação, o fluido do qual as partículas são filtradas por meio do aparelho de filtração podem ser líquidos, gases e combinações dos mesmos. Em particular, o aparelho de filtração de acordo com a presente divulgação pode ser configurado para filtrar partículas e, opcionalmente, também substâncias da água.

[0017] O aparelho de filtração pode ser usado para filtrar água de entrada e/ou água de saída de um tanque de criação de peixes, por exemplo, de partículas de plástico e outras partículas, tal como piolho de salmão. Na piscicultura, a necessidade de filtrar a água de entrada e de saída é geralmente grande. Os fluxos de água típicos estão na faixa de 6 m3/s a 15 m3/s.

[0018] Como outro exemplo, o aparelho de filtração de acordo com a

4 / 20 presente divulgação pode ser usado para purificar água municipal e/ou para filtrar partículas, tais como excrementos e alimentos, de águas residuais antes de retornar ao meio ambiente. O aparelho de filtração pode ser integrado em um sistema de águas residuais. Nesse caso, a pressão diferencial para o aparelho de filtração pode ser estabelecida por projeto, isto é, o aparelho de filtração pode ser integrado de modo que uma pressão diferencial ideal seja estabelecida durante a operação normal do sistema de águas residuais.

[0019] O aparelho de filtração de acordo com a presente divulgação pode ser usado para filtrar partículas de plástico, tais como microplásticos que têm tamanhos de partícula menores que 0,5 mm. O aparelho de filtração de acordo com a presente divulgação também pode ser usado para filtrar várias substâncias, tal como gordura ou excrementos, de fluido.

[0020] Como um exemplo adicional, o aparelho de filtração de acordo com a presente divulgação pode ser usado para filtrar vários fluidos industriais, por exemplo, para filtrar vários líquidos para limpeza de tubos ou vários fluidos em sistemas hidráulicos.

[0021] Como um outro exemplo, o aparelho de filtração de acordo com a presente divulgação pode ser usado para separar óleo da água. Isso é útil em conexão com derramamentos de óleo. Por exemplo, o aparelho de filtração pode ser usado para filtrar óleo da água do mar em uma mistura coletada de dentro de uma barreira de contenção. Grandes volumes da mistura podem ser bombeados para um aparelho de filtração interno a um vaso para filtração de alta capacidade. O filtrado, isto é, água limpa, pode ser descarregado de volta para o mar. Esse tipo de filtração será particularmente eficaz em água fria, onde a viscosidade do óleo torna-se muito alta em relação à água. Uma vez que barreiras de contenção são sensíveis a ondas, o aparelho de filtração de acordo com a presente divulgação pode fornecer um excelente complemento para barreiras de contenção.

[0022] O aparelho de filtração de acordo com a presente divulgação

5 / 20 pode, por exemplo, ser configurado para lidar com um fluxo de 5 m3/s a 15 m3/s, tal como 10 m3/s. Quando o fluxo de fluido transportado pela entrada de filtração é de 8 m3/s, a pressão diferencial através do elemento de filtração dentro do vaso de filtração pode estar entre 100 Pa (1 mbar) e 260 kPa (2600 mbar). Quando o fluxo de volume de fluido por área é de 5 l/cm2/min, a pressão diferencial pode ser de pelo menos 5 kPa (50 mbar), tal como 10 kPa (100 mbar) a 600 kPa (6000 mbar).

[0023] Além de estabelecer a pressão diferencial, o aparelho de filtração pode ser configurado para controlar a pressão diferencial sobre o pelo menos um elemento de filtração dentro do vaso de filtração. Dessa forma, também o fluxo de fluido através do elemento de filtração pode ser controlado. O controle da pressão diferencial pode ser sem etapas. O controle da pressão diferencial pode ser feito controlando uma sobrepressão a montante de pelo menos um elemento de filtração dentro do vaso de filtração e/ou controlando uma subpressão a jusante do elemento de filtração.

[0024] O pelo menos um elemento de filtração pode ser configurado para separar partículas acima de um certo tamanho do fluido. Ao longo da presente divulgação, o pelo menos um elemento de filtração pode ser constituído por um único elemento de filtração, tal como um elemento de filtração contínuo, ou por uma pluralidade de elementos de filtração, por exemplo, arranjados sequencialmente ao longo do trajeto.

[0025] O pelo menos um elemento de filtração pode ser arranjado para circular ao longo do trajeto. A circulação pode ser realizada, por exemplo, por meio de um tambor rotativo ou por meio de uma correia transportadora.

[0026] O trajeto pode compreender uma seção baixa, baixada para o vaso de filtração. Desse modo, o pelo menos um elemento de filtração pode ser transportado através de um fluido contido no vaso de filtração. O elemento de filtração pode, portanto, ser submerso no fluido dentro do vaso de filtração.

[0027] Ao longo da presente divulgação, uma mistura contendo

6 / 20 partículas e fluido fornecido ao elemento de filtração pode ser referida como uma alimentação, um fluido filtrado pelo elemento de filtração pode ser referido como um filtrado e as partículas removidas pelo elemento de filtração podem ser referidas como um filtrado.

[0028] O elemento de filtração posicionado dentro do vaso de filtração fornece uma zona de filtração. O aparelho de filtração pode compreender outras zonas de filtração. Por exemplo, o aparelho de filtração pode compreender adicionalmente um filtro grosso para filtrar o fluido a montante do pelo menos um elemento de filtração dentro do vaso de filtração. O filtro grosso pode, por exemplo, ser configurado para remover partículas grossas e/ou várias substâncias, tal como gordura. De acordo com um exemplo, o filtro grosso tem um tamanho de malha de 3 mm ou maior.

[0029] O vaso de filtração pode compreender um fundo e paredes laterais erguidas a partir do fundo. O trajeto pode se estender para o interior do vaso de filtração, passar entre o fundo e a entrada de filtração e se estender para fora do interior do vaso de filtração. De acordo com um exemplo, o vaso de filtração tem uma profundidade de pelo menos 0,5 m, tal como pelo menos 1 m.

[0030] O vaso de filtração e o pelo menos um elemento de filtração podem ser configurados de modo que qualquer fluido da entrada de filtração deva passar através do elemento de filtração dentro do vaso de filtração a fim de alcançar a saída de filtração. Ou seja, a única maneira de o fluido da entrada de filtração chegar à saída de filtração é através do elemento de filtração dentro do vaso de filtração. Por exemplo, uma largura do elemento de filtração perpendicular ao trajeto e uma largura interna do vaso de filtração perpendicular ao trajeto podem ser iguais ou substancialmente iguais.

[0031] O pelo menos um elemento de filtração pode compreender um elemento de filtração contínuo arranjado para se mover ao longo do trajeto. Para essa finalidade, o aparelho de filtração pode compreender adicionalmente

7 / 20 pelo menos dois rolos. O elemento de filtração contínuo pode ser arranjado em torno de pelo menos dois rolos. O elemento de filtração contínuo pode, por exemplo, ser suportado por uma correia transportadora contínua conduzida em torno dos rolos. A correia transportadora pode ter uma permeabilidade muito alta, por exemplo, substancialmente maior do que o elemento de filtração suportado na correia transportadora. Como alternativa, uma pluralidade de elementos de filtração pode ser afixada à correia. Em qualquer caso, a correia pode receber toda ou uma carga substancial da mistura de partículas e fluido.

[0032] O uso de um elemento de filtração contínuo movendo-se ao longo de um trajeto dentro e fora do vaso de filtração permite uma instalação flexível, uma vez que o trajeto fora do vaso de filtração pode ser facilmente adaptado a um local de instalação específico. Por exemplo, a posição de um dispositivo de limpeza em relação ao vaso de filtração pode ser alterada.

[0033] O trajeto pode compreender duas seções geodesicamente altas e uma seção geodesicamente baixa entre as duas seções altas, e a seção baixa pode ser arranjada dentro do vaso de filtração. As duas seções altas podem ou não ser constituídas pelos pontos geodesicamente mais altos do trajeto. A seção baixa e as duas seções altas de acordo com a presente divulgação podem ser estabelecidas por meio de uma correia transportadora ou um tambor. No caso de pelo menos um elemento de filtração, por exemplo, um elemento de filtração contínuo, é suportado por um tambor rotativo, o tambor pode ter uma permeabilidade muito elevada, por exemplo, substancialmente mais alto do que o elemento de filtração suportado pelo tambor.

[0034] O pelo menos um elemento de filtração pode ser configurado para remover partículas de um tamanho menor que 100 µm, tal como menor que 50 µm. Por exemplo, o pelo menos um elemento de filtração pode compreender tamanhos de poros de 5 µm a 40 µm. Os microplásticos têm um tamanho de partícula menor que 0,5 mm. Assim, a maioria dos microplásticos pode ser removida pelo elemento de filtração. Tamanhos maiores de poros

8 / 20 requerem pressões diferenciais mais baixas e vice-versa.

[0035] Além do tamanho do poro, a permeabilidade do elemento de filtração e/ou a viscosidade do fluido pode ser considerada para determinar uma pressão diferencial ideal. Uma maior permeabilidade do elemento de filtração pode exigir pressões diferenciais mais baixas e vice-versa. Uma viscosidade mais alta do fluido pode exigir pressões diferenciais mais altas e vice-versa.

[0036] O pelo menos um elemento de filtração pode compreender uma tela de fio, tal como uma tela de fio de metal ou tela de fio de liga, tendo uma geometria de poro tridimensional. Esse elemento de filtração fornece uma alta permeabilidade. O pano de fio pode compreender fios de urdidura e fios de trama que se cruzam e entrelaçados por um padrão de tecelagem. Os fios de urdidura podem ser formados em pelo menos duas configurações diferentes para definir os fios de urdidura de primeiro e segundo tipos. Um comprimento do primeiro tipo de fios de urdidura pode divergir de um comprimento do segundo tipo de fios de urdidura em relação a uma unidade de comprimento particular. Os poros podem ser formados em interstícios entre seções de dois fios de urdidura vizinhos e seções cruzadas de dois fios de urdidura vizinhos.

[0037] Um exemplo de uma tela de fio de acordo com a presente divulgação é Minimesh® RPD HIFLO-S vendido por Haver & Boecker, tal como RPD HIFLO 5 S, 10 S, 15 S, 20 S, 30 S ou 40 S. Essas telas de fio têm permeabilidades excepcionalmente altas e maior capacidade de carga de filtrado em comparação com outros filtros do mesmo tamanho de poro, e pode realizar filtração em uma ampla faixa de pressões diferenciais. Um outro exemplo de uma tela de fio de acordo com a presente divulgação também é descrito no pedido de patente US 2011290369 A1. O pelo menos um elemento de filtração pode ser resistente a ácido, resistente à corrosão, resistente à pressão e/ou resistente à temperatura.

[0038] O aparelho de filtração pode adicionalmente compreender pelo menos um dispositivo de limpeza fora do vaso de filtração e o pelo menos um

9 / 20 elemento de filtração pode ser arranjado para se mover ao longo do trajeto pelo dispositivo de limpeza para limpar o pelo menos um elemento de filtração pelo dispositivo de limpeza. A limpeza de pelo menos um elemento de filtração pode, assim, ser feita fora da zona de filtração dentro do vaso de filtração, por exemplo, em uma zona de limpeza. Assim, a limpeza pode ser separada do processo de filtração. O dispositivo de limpeza pode, por exemplo, compreender uma lâmina pneumática, um raspador, um ímã ou um lavador para limpar o pelo menos um elemento de filtração.

[0039] Ao separar a zona de limpeza e a zona de filtração, uma operação de filtração pelo aparelho de filtração pode ser realizada continuamente por longos períodos de tempo. Durante a operação contínua, a mistura de partículas e fluido pode ser transportada para uma seção limpa de um elemento de filtração contínuo dentro do vaso de filtração. Dessa forma, a mistura de entrada sempre “verá” ou será exposta a um elemento de filtração limpo dentro do vaso de filtração.

[0040] O aparelho de filtração pode compreender adicionalmente pelo menos um dispositivo de secagem fora do vaso de filtração, e o pelo menos um elemento de filtração pode ser arranjado para se mover ao longo do trajeto depois do dispositivo de secagem para secar partículas removidas de pelo menos um elemento de filtração. A secagem de partículas filtradas pode, assim, ser feita fora da zona de filtração dentro do vaso de filtração, por exemplo, em uma zona de secagem. Assim, a secagem pode ser separada do processo de filtração. Além da limpeza e da secagem, outro exemplo de tratamento do elemento de filtração que pode ser realizado fora da zona de filtração é a esterilização.

[0041] O aparelho de filtração pode compreender adicionalmente um dispositivo de pressão arranjado para controlar a pressão diferencial sobre o elemento de filtração dentro do vaso de filtração. O dispositivo de pressão pode, por exemplo, ser arranjado para gerar uma subpressão a jusante do elemento de

10 / 20 filtração. Além disso, o dispositivo de pressão pode ser arranjado para fornecer um controle contínuo da pressão diferencial.

[0042] O aparelho de filtração pode compreender adicionalmente um volume de coleta para receber fluido filtrado da saída de filtração e uma saída de volume de coleta arranjada para transportar fluido filtrado para fora do volume de coleta. Uma coluna de líquido filtrado pode, assim, ser acomodada dentro do volume de coleta. O peso dessa coluna de líquido gera uma subpressão no elemento de filtração, isto é, a jusante do elemento de filtração.

[0043] O volume de coleta pode ser fornecido em um vaso de coleta. O vaso de coleta pode ser aberto para a atmosfera. Além disso, a saída de filtração pode estender-se para o vaso de coleta, por exemplo, por meio de um tubo. A saída de filtração pode abrir no vaso de coleta em uma região inferior do vaso de coleta.

[0044] Alternativamente, o volume de coleta pode ser fornecido em um tubo de coleta fechado. Nesse caso, o tubo de coleta pode estabelecer uma comunicação fluídica entre a saída de filtração e a saída do volume de coleta.

[0045] O dispositivo de pressão pode compreender uma válvula arranjada para controlar um fluxo através da saída do volume de coleta. Ao fechar a válvula, a pressão diferencial diminui. Ao abrir a válvula, a pressão diferencial aumenta.

[0046] O aparelho de filtração pode ser configurado para controlar a operação da válvula com base em um nível de líquido no vaso de filtração. Para essa finalidade, o aparelho de filtração pode compreender um sensor de nível de líquido configurado para ler um nível de líquido dentro do vaso de filtração. Um sistema de controle do aparelho de filtração pode ser configurado para controlar a operação da válvula com base nos dados de nível de líquido no vaso de filtração lidos pelo sensor de nível de líquido.

[0047] Alternativamente, ou além disso, o aparelho de filtração pode ser configurado para controlar a operação da válvula com base em um nível de

11 / 20 líquido no volume de coleta. Para essa finalidade, o aparelho de filtração pode compreender um sensor de nível de líquido configurado para ler um nível de líquido dentro do volume de coleta. O sistema de controle do aparelho de filtração pode ser configurado para controlar a operação da válvula com base nos dados de nível de líquido no volume de coleta lido pelo sensor de nível de líquido.

[0048] Alternativamente, ou além disso, o aparelho de filtração pode ser configurado para controlar a operação da válvula com base em uma pressão no volume de coleta. Para essa finalidade, o aparelho de filtração pode compreender um sensor de pressão configurado para ler uma pressão dentro do volume de coleta, por exemplo, uma pressão de fluido filtrado ou uma pressão de gás comprimido pelo líquido filtrado. O sistema de controle do aparelho de filtração pode ser configurado para controlar a operação da válvula com base nos dados de pressão no volume de coleta lido pelo sensor de pressão.

[0049] De acordo com uma variante alternativa, o dispositivo de pressão compreende um flutuador arranjado para flutuar sobre uma superfície de fluido no vaso de filtração e um tampão arranjado para abrir a saída do volume de coleta quando o nível de fluido no vaso de filtração é baixo, e para fechar a saída do volume de coleta quando o nível de fluido no vaso de filtração é alto. O dispositivo de pressão pode compreender adicionalmente um mecanismo de conexão conectando o flutuador e o tampão. O mecanismo de conexão pode compreender uma ligação. Assim, o aparelho de filtração de acordo com a presente divulgação pode ser configurado para controlar mecanicamente uma pressão diferencial sobre o pelo menos um elemento de filtração, por exemplo, totalmente sem componentes eletrônicos.

[0050] O aparelho de filtração pode ter uma construção modular. Por exemplo, uma primeira unidade modular pode compreender o vaso de filtração, o elemento de filtração, a entrada de filtração e a saída de filtração, e uma segunda unidade modular pode compreender o volume de coleta, tal como o

12 / 20 vaso de coleta, a saída de volume de coleta e a válvula. Nesse caso, a primeira unidade modular pode ser colocada no topo da segunda unidade modular. A primeira unidade modular e a segunda unidade modular podem ser transportadas separadamente para um local de instalação. Cada uma da primeira unidade modular e da segunda unidade modular pode ser alojada dentro de um recipiente. A primeira unidade modular pode ser referida como uma unidade de filtração e a segunda unidade modular pode ser referida como uma unidade de volume de coleta.

[0051] De acordo com um outro aspecto, é fornecido um método para filtrar partículas do fluido, o método compreendendo conduzir pelo menos um elemento de filtração ao longo de um trajeto para um vaso de filtração, o pelo menos um elemento de filtração sendo configurado para remover partículas do fluido que passa através do mesmo; transportar uma mistura de partículas e fluido para o pelo menos um elemento de filtração dentro do vaso de filtração; estabelecer uma pressão diferencial sobre o pelo menos um elemento de filtração dentro do vaso de filtração; e conduzir o pelo menos um elemento de filtração ao longo do trajeto para fora do vaso de filtração.

[0052] O método pode compreender adicionalmente a execução de qualquer etapa, ou um comando para a execução de qualquer etapa, descrito nesse documento. O método pode compreender o controle da pressão diferencial sobre o pelo menos um elemento de filtração dentro do vaso de filtração, por exemplo, com base em um nível de líquido no vaso de filtração, com base em um nível de líquido no volume de coleta e/ou com base em uma pressão no volume de coleta. Breve Descrição dos Desenhos

[0053] Mais detalhes, vantagens e aspectos da presente divulgação se tornarão aparentes a partir das seguintes formas de realização tomadas em conjunto com as figuras, em que:

[0054] Fig. 1: representa esquematicamente uma vista em perspectiva

13 / 20 de um aparelho de filtração;

[0055] Fig. 2: representa esquematicamente uma vista lateral em seção transversal do aparelho de filtração na Fig. 1;

[0056] Fig. 3: representa esquematicamente uma vista lateral em seção transversal de um outro aparelho de filtração; e

[0057] Fig. 4: representa esquematicamente uma vista lateral em seção transversal de um outro aparelho de filtração. Descrição detalhada

[0058] A seguir, um aparelho de filtração para filtrar partículas do fluido e um método para filtrar partículas do fluido serão descritos. Os mesmos números de referência serão usados para indicar as mesmas características estruturais ou características similares.

[0059] A Fig. 1 representa esquematicamente uma vista em perspectiva de um exemplo de um aparelho de filtração 10 e a Fig. 2 representa esquematicamente uma vista lateral em seção transversal de um exemplo do aparelho de filtração 10. Com referência coletiva às Figs. 1 e 2, o aparelho de filtração 10 é configurado para filtrar partículas do fluido, tal como água. O aparelho de filtração 10 pode, por exemplo, ser usado para filtrar partículas de água para uma bacia de cultivo de peixes, ou para filtrar partículas de águas residuais. O aparelho de filtração 10 pode, no entanto, também ser usado para filtrar partículas de gases. O aparelho de filtração 10 compreende um vaso de filtração 12, um elemento de filtração 14, uma entrada de filtração 16 e uma saída de filtração 18.

[0060] O vaso de filtração 12 desse exemplo compreende um fundo, quatro paredes e um topo aberto. A profundidade do vaso de filtração 12 pode ser de 1 m.

[0061] O elemento de filtração 14 desse exemplo é um elemento de filtração contínuo 14. O elemento de filtração 14 é suportado em uma correia transportadora contínua. O elemento de filtração 14 é arranjado para ser

14 / 20 conduzido ao longo de um trajeto 20. Para essa finalidade, o aparelho de filtração 10 compreende dois rolos 22 e uma pluralidade de seções de guia (não indicadas) para guiar a correia transportadora e o elemento de filtração 14 na mesma. Ao conduzir um ou ambos dos rolos 22, o elemento de filtração 14 é conduzido para circular ao longo do trajeto 20, geralmente no sentido horário na Fig. 2. O elemento de filtração 14 pode ser conduzido continuamente ou intermitentemente ao longo do trajeto 20.

[0062] Como mostrado na Fig. 2, o trajeto 20 se estende para baixo em um interior do vaso de filtração 12, entre a entrada de filtração 16 e o fundo do vaso de filtração 12, e para cima e para fora do interior do vaso de filtração 12. O trajeto 20 compreende duas seções geodesicamente altas 24 e uma seção geodesicamente baixa 26 no fundo do vaso de filtração 12 entre as seções altas

24. Nesse exemplo, as seções geodesicamente altas 24 são arranjadas adjacentes às respectivas extremidades superiores do vaso de filtração 12. O elemento de filtração 14 é, desse modo, arranjado para se mover para o vaso de filtração 12 e para fora do vaso de filtração 12. Uma zona de filtração é estabelecida pelo elemento de filtração 14 dentro do vaso de filtração 12.

[0063] O elemento de filtração 14 é configurado para remover partículas do fluido que passa através do mesmo. O elemento de filtração 14 desse exemplo é uma tela de fio tendo uma geometria de poro tridimensional, tal como Minimesh® RPD HIFLO-S vendido por Haver & Boecker, que tem uma permeabilidade excepcional. O elemento de filtração 14 é configurado para remover partículas de um tamanho menor que 50 µm e pode, assim, remover a maioria das micropartículas. O aparelho de filtração 10 não está, contudo, limitado à filtração de micropartículas.

[0064] O aparelho de filtração 10 desse exemplo compreende adicionalmente dois dispositivos de limpeza 28, tais como lavadores. Cada dispositivo de limpeza 28 é configurado para limpar uma seção do elemento de filtração 14 que passa pelo dispositivo de limpeza 28, por exemplo, removendo

15 / 20 o filtrado de partículas do elemento de filtração 14. A este respeito, o aparelho de filtração 10 pode compreender um dreno (não mostrado) para coletar o filtrado removido para processamento posterior.

[0065] O primeiro dispositivo de limpeza 28 é arranjado dentro do vaso de filtração 12 perto do topo do vaso de filtração 12. O segundo dispositivo de limpeza 28 é arranjado a jusante do rolo direito 22 (na Fig. 2). Como mostrado na Fig. 2, cada dispositivo de limpeza 28 é arranjado fora da zona de filtração. O trajeto 20 se estende além dos dois dispositivos de limpeza 28.

[0066] O aparelho de filtração 10 desse exemplo compreende adicionalmente dois dispositivos de secagem 30, tais como ventiladores de ar. Cada dispositivo de secagem 30 é configurado para secar uma seção do elemento de filtração 14 passando pelo dispositivo de secagem 30. Nesse exemplo, os dois dispositivos de secagem 30 são arranjados entre o primeiro dispositivo de limpeza 28 e o rolo direito 22 (na Fig. 2). Como mostrado na Fig. 2, também cada dispositivo de secagem 30 é arranjado fora da zona de filtração. O trajeto 20 se estende além dos dois dispositivos de secagem 30.

[0067] A entrada de filtração 16 é arranjada para transportar uma mistura de partículas e fluido para a zona de filtração, isto é, para o elemento de filtração 14 dentro do vaso de filtração 12. Nesse exemplo, a entrada de filtração 16 é arranjada geodesicamente acima da zona de filtração e se estende para o vaso de filtração 12. O aparelho de filtração 10 pode compreender adicionalmente um filtro grosso (não ilustrado) a montante da entrada de filtração 16.

[0068] A saída de filtração 18 é arranjada para transportar o filtrado, isto é, fluido filtrado pelo elemento de filtração 14, para fora do vaso de filtração 12. No exemplo da Fig. 2, a saída de filtração 18 é arranjada no fundo do vaso de filtração 12, isto é, geodesicamente abaixo do elemento de filtração 14 dentro do vaso de filtração 12.

[0069] O aparelho de filtração 10 compreende adicionalmente um

16 / 20 volume de coleta 32, exemplificado nesse documento como um vaso de coleta 34, e uma saída de volume de coleta 36. O fluido filtrado pelo elemento de filtração 14 é recebido no volume de coleta 32. A saída de volume de coleta 36 é arranjada para transportar fluido filtrado para fora do volume de coleta 32. O vaso de coleta 34 desse exemplo é aberto para a atmosfera.

[0070] O aparelho de filtração 10 desse exemplo compreende adicionalmente um tubo 38. Uma extremidade do tubo 38 é conectada à saída de filtração 18 e uma extremidade do tubo 38 abre para o vaso de coleta 34 em uma região inferior do vaso de recolha 34. a saída de filtração 18 é, desse modo, estendida para o vaso de coleta 34. O tubo 38 constitui um tubo de nivelamento.

[0071] O aparelho de filtração 10 é configurado para estabelecer uma pressão diferencial sobre o elemento de filtração 14 dentro do vaso de filtração 12, isto é, sobre a zona de filtração. Para essa finalidade, o aparelho de filtração 10 desse exemplo compreende adicionalmente um dispositivo de pressão 40.

[0072] O dispositivo de pressão 40 desse exemplo é arranjado para gerar uma subpressão a jusante do elemento de filtração 14, por exemplo, dentro do tubo 38. O dispositivo de pressão 40 compreende uma válvula 42 arranjada para fechar e abrir seletivamente a saída de volume de coleta 36. A válvula 42 é, desse modo, arranjada para controlar um fluxo através da saída de volume de coleta 36. A válvula 42 pode ainda ser arranjada para controlar um grau de abertura da saída de volume de coleta 36. O dispositivo de pressão 40 é, desse modo, configurado para controlar continuamente a pressão diferencial sobre o elemento de filtração 14. Ao abrir a válvula 42, a pressão diferencial aumenta e vice-versa.

[0073] O aparelho de filtração 10 desse exemplo compreende adicionalmente um sensor de nível de líquido 44. O sensor de nível de líquido 44 é configurado para ler um nível de líquido 46 dentro do vaso de filtração 12.

[0074] O aparelho de filtração 10 desse exemplo compreende adicionalmente um sensor de nível de líquido 48. O sensor de nível de líquido

17 / 20 48 é configurado para ler um nível de líquido 50 dentro do volume de coleta 32, compreendendo nesse documento o vaso de coleta 34.

[0075] O aparelho de filtração 10 desse exemplo compreende adicionalmente um sensor de pressão 52. O sensor de pressão 52 é configurado para ler uma pressão dentro do volume de coleta 32.

[0076] O aparelho de filtração 10 compreende adicionalmente uma unidade de controle (não mostrada). A unidade de controle é configurada para controlar a operação da válvula 42 com base nos sinais do sensor de nível de líquido 44, o sensor de nível de líquido 48 e/ou o sensor de pressão 52. Desse modo, o dispositivo de pressão 40 é configurado para controlar a pressão diferencial sobre o elemento de filtração 14.

[0077] Além disso, o aparelho de filtração 10 nas Figs. 1 e 2 tem uma construção modular que compreende uma unidade de volume de coleta 54 e uma unidade de filtro 56 colocada no topo da unidade de volume de coleta 54. A unidade de filtro 56 desse exemplo compreende o vaso de filtração 12, o elemento de filtração 14, a entrada de filtração 16 e a saída de filtração 18. A unidade de volume de coleta 54 desse exemplo compreende o vaso de coleta 34, o tubo 38, a saída de volume de coleta 36 e a válvula 42. Como mostrado nas Figs. 1 e 2, a unidade de filtro 56 e a unidade de volume de coleta 54 fornecem um projeto compacto do aparelho de filtração 10.

[0078] Com referência às Figs. 1 e 2, um exemplo de uma operação de filtração do aparelho de filtração 10 será descrito. Uma mistura de partículas e líquido, opcionalmente previamente passada através de um filtro grosso, é transportada pela entrada de filtração 16 para o elemento de filtração 14 dentro do vaso de filtração 12. O fluxo da mistura pode ser, por exemplo, 10 m3/s.

[0079] O elemento de filtração 14 é transportado através da seção baixa 26 no fundo dentro do vaso de filtração 12. As partículas são coletadas pelo elemento de filtração 14 no fundo do vaso de filtração 12 e são transportadas para fora do vaso de filtração 12 pelo movimento do elemento de filtração 14

18 / 20 ao longo do trajeto 20. Durante a operação de filtração, o elemento de filtração 14 é continuamente limpo pelos dispositivos de limpeza 28 e seco pelos dispositivos de secagem 30 de modo que um pedaço novo de elemento de filtração 14 seja continuamente alimentado no vaso de filtração 12. Assim, a operação de filtração pode ser realizada fora da zona de filtração sem interrupção para limpeza do elemento de filtração 14 ou interrupções para outros tipos de operações de manutenção.

[0080] Devido à resistência do elemento de filtração 14, uma coluna de líquido será estabelecida no elemento de filtração 14 dentro do vaso de filtração

12. O peso dessa coluna de líquido gera uma pressão a montante do elemento de filtração 14.

[0081] O líquido filtrado é transportado para fora do vaso de filtração 12 por meio da saída de filtração 18. O líquido filtrado é transportado pelo tubo 38 para o volume de coleta 32.

[0082] Ao controlar a válvula 42, o fluxo de fluido filtrado para fora do volume de coleta 32 através da saída de volume de coleta 36 é controlado. Desse modo, o nível de líquido 50 dentro do vaso de coleta 34 pode ser controlado. A relação entre a coluna de líquido no vaso de filtração 12 e a coluna de líquido no vaso de coleta 34 determina uma pressão diferencial sobre o elemento de filtração 14 dentro do vaso de filtração 12. Ajustando o nível de líquido no vaso de coleta 34, a pressão diferencial é ajustada. A pressão diferencial faz com que o líquido no vaso de filtração 12 seja sugado através do elemento de filtração 14 e para o volume de coleta 32. A pressão diferencial pode ser controlada de várias maneiras, por exemplo, para maximizar o fluxo e/ou maximizar a separação das partículas do líquido.

[0083] A operação de filtração fornece um filtrado com baixo teor de água. Isso proporciona um transporte mais barato e ecológico. O aparelho de filtração 10 do exemplo nas Figs. 1 e 2 podem produzir um filtrado com um teor de água de aproximadamente 20%. O aparelho de filtração 10 pode ter um

19 / 20 grande impacto em termos de remoção de partículas de águas residuais. Por exemplo, o aparelho de filtração 10 pode contribuir significativamente para melhorar a vida marinha.

[0084] A Fig. 3 representa esquematicamente uma vista lateral em seção transversal de um outro aparelho de filtração 10. Principalmente diferenças em relação às Figs. 1 e 2 serão descritos.

[0085] Em vez do vaso de coleta 34 e do tubo 38 nas Figs. 1 e 2, o aparelho de filtração 10 na Fig. 3 compreende um tubo de coleta 58 formando o volume de coleta 32. Uma extremidade do tubo de coleta 58 é conectada à saída de filtração 18 e uma extremidade do tubo de coleta 58 é conectada à saída de volume de coleta 36. O tubo de coleta 58 é fechado entre a saída de filtração 18 e a saída de volume de coleta 36. Um bloqueio de fluido 60 é fornecido no tubo de coleta 58. O bloqueio de fluido 60 permite que o fluido filtrado escoe em direção à saída de volume de coleta 36, mas não de volta para o vaso de filtração 12.

[0086] A Fig. 4 representa esquematicamente uma vista lateral em seção transversal de um outro aparelho de filtração 10. Principalmente diferenças em relação às Figs. 1 a 3 serão descritos.

[0087] O aparelho de filtração 10 na Fig. 4 compreende um dispositivo de pressão alternativo 40. O dispositivo de pressão 40 na Fig. 4 compreende um flutuador 62, um tampão 64 e um mecanismo de conexão 66. O mecanismo de conexão 66 é exemplificado nesse documento como um braço articulável em torno de um pivô estacionário 68. O flutuador 62 flutua na superfície do líquido no vaso de filtração 12. O tampão 64 é arranjado para abrir e fechar a saída de volume de coleta 36.

[0088] Como mostrado na Fig. 4, quando o nível de fluido 46 no vaso de filtração 12 é relativamente baixo, a saída de volume de coleta 36 é aberta por meio do tampão 64. Quando o nível de líquido 46 no vaso de filtração 12 sobe, o flutuador 62 aumenta junto com o nível de líquido 46. Isso faz com que

20 / 20 o mecanismo de conexão 66 gire (no sentido anti-horário na Fig. 4) em torno do pivô 68. Essa rotação do mecanismo de conexão 66 faz com que o plugue 64 feche a saída de volume de coleta 36. Embora o sensor de nível de líquido 44 e o sensor de pressão 52 sejam ilustrados na Fig. 4, o dispositivo de pressão 40 na Fig. 4 pode operar inteiramente mecanicamente.

[0089] Embora a presente divulgação tenha sido descrita com referência a formas de realização de exemplo, será apreciado que a presente invenção não está limitada ao que foi descrito acima. Por exemplo, será apreciado que as dimensões das partes podem ser variadas como necessário.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Aparelho de filtração (10) para filtrar partículas do fluido, o aparelho de filtração (10) caracterizado pelo fato de que compreende: - um vaso de filtração (12); - pelo menos um elemento de filtração (14) para remover partículas do fluido que passa através do mesmo, o pelo menos um elemento de filtração (14) sendo arranjado para mover ao longo de um trajeto (20) para o vaso de filtração (12) e para fora do vaso de filtração (12); - uma entrada de filtração (16) arranjada para transportar uma mistura de partículas e fluido para o pelo menos um elemento de filtração (14) dentro do vaso de filtração (12); e - uma saída de filtração (18) arranjada para transportar fluido, filtrado por pelo menos um elemento de filtração (14), para fora do vaso de filtração (12); em que o parelho de filtração (10) é configurado para estabelecer uma pressão diferencial sobre o pelo menos um elemento de filtração (14) dentro do vaso de filtração (12).

2. Aparelho de filtração (10), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que pelo menos um elemento de filtração (14) compreende um elemento de filtração contínuo (14) arranjados para se moverem ao longo do trajeto (20).

3. Aparelho de filtração (10), de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o trajeto (20) compreende duas seções geodesicamente altas (24) e uma seção geodesicamente baixa (26) entre as duas seções altas (24), e em que a seção baixa (26) é arranjada dentro do vaso de filtração (12).

4. Aparelho de filtração (10), de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que pelo menos um elemento de filtração (14) é configurado para remover partículas de um tamanho menor que 100 µm, tal como menor que 50 µm.

5. Aparelho de filtração (10), de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que pelo menos um elemento de filtração (14) compreende uma tela de fio tendo uma geometria de poro tridimensional.

6. Aparelho de filtração (10), de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente pelo menos um dispositivo de limpeza (28) fora do vaso de filtração (12), e em que pelo menos um elemento de filtração (14) é arranjado para se mover ao longo do trajeto (20) além do dispositivo de limpeza (28) para limpeza de pelo menos um elemento de filtração (14) pelo dispositivo de limpeza (28).

7. Aparelho de filtração (10), de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente pelo menos um dispositivo de secagem (30) fora do vaso de filtração (12), e em que pelo menos um elemento de filtração (14) é arranjado para se mover ao longo do trajeto (20) além do dispositivo de secagem (30) para secar partículas removidas de pelo menos um elemento de filtração (14).

8. Aparelho de filtração (10), de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente um dispositivo de pressão (40) arranjado para controlar a pressão diferencial sobre o elemento de filtração (14) dentro do vaso de filtração (12).

9. Aparelho de filtração (10), de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente um volume de coleta (32) para receber fluido filtrado da saída de filtração (18) e uma saída de volume de coleta (36) arranjada para transportar fluido filtrado para fora do volume de coleta (32).

10. Aparelho de filtração (10), de acordo com as reivindicações 8 e 9, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de pressão (40) compreende uma válvula (42) arranjada para controlar um fluxo através da saída de volume de coleta (36).

11. Aparelho de filtração (10), de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o aparelho de filtração (10) é configurado para controlar a operação da válvula (42) com base em um nível de líquido no vaso de filtração (12).

12. Aparelho de filtração (10), de acordo com a reivindicação 10 ou 11, caracterizado pelo fato de que o aparelho de filtração (10) é configurado para controlar a operação da válvula (42) com base em um nível de líquido no volume de coleta (32).

13. Aparelho de filtração (10), de acordo com qualquer uma das reivindicações 10 a 12, caracterizado pelo fato de que o aparelho de filtração (10) é configurado para controlar a operação da válvula (42) com base em uma pressão no volume de coleta (32).

14. Aparelho de filtração (10), de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o aparelho de filtração (10) tem uma construção modular.

15. Método para filtrar partículas do fluido, o método caracterizado pelo fato de que compreende: - conduzir pelo menos um elemento de filtração (14) ao longo de um trajeto (20) em um vaso de filtração (12), o pelo menos um elemento de filtração (14) sendo configurado para remover partículas do fluido que passa através do mesmo; - transportar uma mistura de partículas e fluido para o pelo menos um elemento de filtração (14) dentro do vaso de filtração (12); - estabelecer uma pressão diferencial sobre o pelo menos um elemento de filtração (14) dentro do vaso de filtração (12); e - conduzir o pelo menos um elemento de filtração (14) ao longo do trajeto (20) para fora do vaso de filtração (12).