ES2211945T3 - Sistema de monitorizacion y control de filtracion. - Google Patents

Abstract

SE EXPONE UN METODO Y APARATO PARA DETERMINAR EL EFECTO DE INCRUSTACIONES DE UNA CORRIENTE DE ALIMENTACION, SOBRE UN FILTRO QUE TIENE CARACTERISTICAS CONOCIDAS. EL METODO CONSISTE EN PASAR LA CORRIENTE DE ALIMENTACION A TRAVES DE UN FILTRO (5) QUE TIENE CARACTERISTICAS CONOCIDAS; DETERMINAR EL CAMBIO EN RESISTENCIA EN FLUIR DE LA CORRIENTE DE ALIMENTACION A TRAVES DEL FILTRO, BIEN CONTINUAMENTE O BIEN EN VARIOS INTERVALOS DE TIEMPO, Y A PARTIR DE ESTOS DATOS CALCULAR UN INDICE DE INCRUSTACIONES EN LA ALIMENTACION (FFI) REPRESENTATIVO DE LAS CARACTERISTICAS DE INCRUSTACIONES DE LA CORRIENTE DE ALIMENTACION CON RESPECTO AL FILTRO. SE EXPONE TAMBIEN UN METODO Y UN APARATO PARA SUPERVISAR LA OPERACION DE UN SISTEMA DE FILTRACION. EL METODO CONSISTE EN MUESTREAR LOS VALORES PARAMETRICOS DEL SISTEMA, EN POSICIONES SELECCIONADAS DENTRO DEL SISTEMA DE FILTRACION A UNA FRECUENCIA DE MUESTREO PREDETERMINADA; GENERAR UNA CARACTERISTICA DE PERFIL PARAMETRICO A PARTIR DE LOS VALORES PARAMETRICOS MUESTREADOS A INTERVALOS DE TIEMPO PREDETERMINADO; Y ANALIZAR LA CARACTERISTICA DEL PERFIL PARAMETRICO PARA DETERMINAR EL FUNCIONAMIENTO CORRECTO DEL SISTEMA DE FILTRACION. SE EXPONE TAMBIEN UN METODO Y UN APARATO ADICIONAL DE SUPERVISION Y CONTROL DE UN SISTEMA FILTRANTE BASADO EN LA EFICIENCIA DEL LAVADO A CONTRACORRIENTE, EL METODO CONSISTE EN DETERMINAR LOS VALORES DE RESISTENCIA DE LOS ELEMENTOS FILTRANTES USADOS EN EL SISTEMA FILTRANTE, EN MOMENTO PREDETERMINADOS DURANTE EL CICLO DE LAVADO A CONTRACORRIENTE DEL SISTEMA, MEDIANTE LA SUPERVISION DE VARIOS PARAMETROS DE FUNCIONAMIENTO DEL SISTEMA; CALCULAR UN VALOR DE LA EFICIENCIA DEL LAVADO A CONTRACORRIENTE REPRESENTATIVO DE LA EFICIENCIA DEL CICLO DE LAVADO A CONTRACORRIENTE DEL SISTEMA FILTRANTE, USANDO LOS VALORES DE LA RESISTENCIA DETERMINADOS; Y CONTROLAR EL FUNCIONAMIENTO DEL SISTEMA FILTRANTE CONFIANDO EN EL VALOR DE LA EFICIENCIA DEL LAVADO A CONTRACORRIENTE CALCULADO.

Description

Sistema de monitorización y control de filtración.

Campo técnico

La presente invención se refiere a sistemas de ultrafiltración y microfiltración y, en concreto, a sistemas de ensayo, monitorización y control para uso con sistemas filtrantes de membrana.

Aunque la invención se describe con respecto a su aplicación a sistemas filtrantes de membrana de fibras, se comprenderá que es aplicable a sistemas de ultrafiltración/microfiltración en general y no se limita a la solicitud específica descrita.

Técnica anterior

La filtración por membrana de fibras es un procedimiento bien desarrollado que implica el uso de un gran número de fibras huecas tubulares con microporos. Cada fibra está adaptada para permitir que el filtrado fluya desde el exterior de la fibra a través de los microporos de la pared de la fibra al interior de la fibra, mientras se excluyen del filtrado las impurezas. Los poros pueden tener, por ejemplo, aproximadamente 0,2 micrómetros de diámetro.

En la práctica, se empaquetan muchos miles de fibras juntas y se recubren con una cubierta exterior, conociéndose el montaje completo como un módulo 5 (véase la Figura 2). La cubierta exterior 6 es por lo general cilíndrica y las fibras 7 se extienden de forma longitudinal a su través. Los extremos de la cubierta exterior se sellan por lo general con una resina o similar, conocida como el encapsulado, que forma un tapón 8 en cada extremo. Los extremos de las fibras huecas 7 se extienden a través de, y están recubiertos por, el tapón de encapsulado 8, de modo que el interior de cada una de las fibras 7 está en comunicación con el exterior del módulo 5 en ambos extremos, permitiendo de ese modo que se retire el filtrado desde dos ubicaciones de los extremos. De forma alternativa, se pueden extender ambos extremos de cada fibra a través del encapsulado y comunicar con el exterior en un extremo del módulo 5, o se pueden extender las fibras de un extremo a través del encapsulado, estando sellados los otros extremos de las fibras.

Como se muestra en la Figura 1, los módulos 5 se disponen por lo general (pero no necesariamente) en "baterías" 9, que constan cada una de una hilera de módulos 5 que comparten un colector 10, estando dispuestas las baterías en una matriz.

En uso, se introduce alimentación o influente en el espacio intermedio entre el exterior de las fibras y el interior de la cubierta exterior de un módulo. El filtrado fluye a través de la membrana microporosa de las fibras 7 hacia el interior de las fibras y posteriormente fluye a lo largo de la longitud de las fibras pasando a través del tapón 8 hacia el exterior del módulo 5, por lo general hacia un colector.

El funcionamiento del sistema filtrante se controla normalmente mediante varias válvulas 11 que controlan el flujo de alimentación al sistema, el flujo de filtrado, el lavado por contracorriente de los filtros usando gas y/o filtrado y la introducción de agentes humectantes y agentes químicos de limpieza especiales durante el lavado por contracorriente. Estas válvulas 11 se hacen funcionar típicamente de forma neumática mediante aire comprimido, controlándose el flujo de aire comprimido a cada válvula mediante un solenoide de funcionamiento eléctrico.

El funcionamiento del sistema puede monitorizarse mediante detectores que miden el flujo de fluido, la presión del fluido, la temperatura y otros parámetros en diversos puntos a lo largo del sistema. Se pueden incorporar al sistema bucles de realimentación para asegurar que el sistema está funcionando según las condiciones de control programadas.

Durante el uso las fibras se obstruyen con las impurezas filtradas y requieren "lavado por contracorriente" a intervalos regulares para retirar las impurezas y mantener la eficacia de la filtración. La frecuencia y el tipo de lavado por contracorriente dependerán del estado y el tipo de la corriente de alimentación que se esté filtrando. La Figura 3 ilustra la disminución del flujo con diversos tipos de alimentación. En muchas situaciones el estado de la corriente de alimentación es dinámico y así es difícil predecir cuándo y cuántas veces se requerirá lavado por contracorriente. Esto puede conducir a que el sistema se ajuste para hacer frente a una situación de "caso más desfavorable", haciendo que el sistema se haga funcionar de modo ineficaz.

Además, elegir el tamaño, número y tipo de módulos 5 requeridos al diseñar una planta de filtración para un propósito concreto implica la consideración de varios factores. Por ejemplo, la capacidad de la planta, el nivel de filtración requerido, los requisitos de lavado por contracorriente y el tipo de corriente de alimentación a filtrar necesitan ser investigados. Si bien algunos de estos factores son relativamente fáciles de medir, cuantificar las características de la corriente de alimentación, en concreto, ha resultado difícil. Los diseñadores de plantas han tendido, por lo que a esto se refiere, a hacer suposiciones acerca de la calidad de la corriente de alimentación basadas en la experiencia previa con tipos de corrientes de alimentación parecidos. Para asegurar que se alcanza un resultado de filtración concreto, la planta puede proyectarse usando suposiciones de "caso más desfavorable" para la corriente de alimentación. El diseñador debe sopesar estas suposiciones de corriente de alimentación frente a las restricciones de tamaño y coste, así como los otros factores tratados con anterioridad.

El problema de la evaluación de la corriente de alimentación se exacerba cuando implica una corriente de alimentación inusual o única. En tales casos, pueden requerirse ensayos extensos y costosos con modelos a escala para evaluar los efectos de la corriente de alimentación concreta en el tipo de unidad de filtro deseado. Esto aumenta significativamente los costes de diseño y construcción de plantas de filtración, en concreto si se necesitan ensayar muchas unidades de filtros diferentes.

En el documento US-A-2278295 se describe un procedimiento para mejorar el filtrado de fluidos en el que se mide la diferencia de presiones del fluido a lo largo del sistema de filtros. La tasa de cambio de esta presión se mide de forma continua y se hacen de forma continua cambios consiguientes a la duración de la filtración.

El documento GB-A-225372 describe un sistema en el que se mide la resistencia al flujo de un filtro y, de acuerdo con esto, se ajusta la presión aplicada al filtro.

El documento JP-A-57050642 describe un sistema en el que se mide el efecto de las partículas obstructoras en un filtro.

Un objeto de la presente invención es superar o, al menos, mejorar sustancialmente una o más de estas desventajas de la técnica anterior.

Otro objeto de la invención, al menos en uno de sus aspectos, es proporcionar un sistema de control y monitorización que pueda averiguar el estado de la corriente de alimentación en tiempo real y controlar el sistema filtrante de forma dinámica como respuesta al estado de la corriente de alimentación.

Descripción de la invención

Según un primer aspecto, la presente invención proporciona un procedimiento para determinar el efecto incrustante de una corriente de alimentación en un filtro en un sistema de ultrafiltración o de microfiltración, teniendo el filtro características de funcionamiento conocidas, comprendiendo dicho procedimiento las etapas de:

i) pasar la corriente de alimentación a través de un filtro con características de funcionamiento conocidas;

ii) determinar el cambio en la resistencia al flujo de la corriente de alimentación a lo largo del filtro, bien de forma continua o bien en varios intervalos de tiempo; y

iii) a partir de estos datos, calcular un índice de incrustación de la alimentación (FFI) representativo de las características incrustantes de la corriente de alimentación con respecto al filtro; y en el que

el FFI se calcula representando el cambio en resistencia a través del filtro como una función del volumen filtrado y midiendo el gradiente de una curva así representada en un punto o intervalo donde la curva se aproxima a una línea recta.

En una realización preferida el cambio en resistencia puede medirse tomando lecturas del volumen acumulativo de corriente de alimentación que pasa a través del filtro con el tiempo. De forma alternativa, se pueden colocar dispositivos de detección de la presión en cualquiera de los lados del filtro para referir los cambios de resistencia en términos del descenso de la presión transmembrana (TMP).

En un segundo aspecto la presente invención proporciona un procedimiento en línea para monitorizar y controlar un sistema filtrante, comprendiendo dicho procedimiento las etapas de:

i) determinar la resistencia de los elementos filtrantes usados en el sistema filtrante monitorizando varios parámetros de funcionamiento del sistema;

ii) calcular un índice de incrustación de la alimentación representativo de la naturaleza incrustante de la corriente de alimentación al sistema filtrante usando el valor de resistencia determinado en i); y

iii) controlar el funcionamiento del sistema filtrante dependiendo del valor del índice de incrustación de la alimentación calculado,

en el que el FFI se calcula representando el cambio en resistencia a lo largo del filtro (5) como una función del volumen filtrado y midiendo el gradiente de una curva así representada en un punto o intervalo donde la curva se aproxima a una línea recta.

Se comprenderá que el sistema filtrante se puede controlar de una diversidad de modos empleando el índice de incrustación de la alimentación como el factor controlador. Por ejemplo, el ciclo de lavado por contracorriente se puede optimizar para una calidad concreta de la corriente de alimentación y variarse de forma dinámica de acuerdo con la calidad de la corriente de alimentación sobre una base continua. De un modo parecido, el sistema puede proporcionar un procedimiento autoestablecido sobre la base de una calidad de la corriente de alimentación inicial que optimice el rendimiento del sistema filtrante en la instalación inicial.

En concreto, se ha comprobado que la invención es útil para medir el carácter incrustante de una laguna de lavado por contracorriente. El procedimiento de filtración separa la alimentación entrante en una corriente de filtrado y de lavado por contracorriente. La corriente de lavado por contracorriente es típicamente el 10% del flujo entrante de la corriente de alimentación. En algunas aplicaciones es importante intentar recuperar tanto líquido como sea posible de la corriente de alimentación, por ejemplo, sistemas de filtración en áreas áridas. En estos casos el lavado por contracorriente se deposita normalmente en una laguna. El supernatátil de la laguna se devuelve a la parte delantera de la planta de filtración y se combina o mezcla con la corriente de alimentación entrante. Abriendo y cerrando el flujo del supernatátil, se puede monitorizar el carácter incrustante de la laguna observando los cambios en el índice de incrustación de la alimentación. Si la naturaleza incrustante del supernatátil comienza a crecer indebidamente, como muestra un índice de incrustación de la alimentación creciente, el sistema se puede disponer para tomar medidas para corregir este problema, bien de forma automática o bien requiriendo la intervención de un operador.

En una realización concreta, la presente invención proporciona un procedimiento fuera de línea para determinar el efecto incrustante potencial de una corriente de alimentación, incluyendo dicho procedimiento las etapas de:

i) pasar una muestra de la corriente de alimentación a una presión determinada a través de un filtro con características de funcionamiento conocidas; y siendo el índice de incrustación de la alimentación (FFI) calculado representativo de las características incrustantes de la muestra de corriente de alimentación en el filtro conocido.

Preferentemente, el procedimiento incluye además la etapa de correlacionar el FFI con un segundo FFI calculado para un filtro de membrana para uso en una unidad de filtración.

Convenientemente, el FFI se calcula representando el cambio en resistencia a través del filtro como una función del volumen filtrado y midiendo el gradiente de una curva así representada en un punto o intervalo donde la curva se aproxima a una línea recta.

Es conveniente que el cambio en resistencia del filtro se mida registrando en varios puntos determinados en el tiempo el volumen acumulativo de corriente de alimentación que ha pasado a través del filtro.

En otras realizaciones, pueden usarse dispositivos de detección de la presión para medir o estimar cambios en la resistencia del filtro con el tiempo.

Es conveniente que el FFI se calcule mediante un ordenador como respuesta a la entrada de los datos de resistencia o presión. En una realización particularmente preferida, el ordenador extrapola a partir de los datos introducidos para proporcionar un FFI más preciso.

En otro aspecto, la presente invención proporciona un aparato para uso en la determinación del efecto incrustante potencial de una corriente de alimentación mediante el procedimiento del primer aspecto anterior, incluyendo dicho aparato:

un filtro con propiedades conocidas;

medios para pasar una muestra de la corriente de alimentación a través de dicho filtro a una presión predeterminada;

medios para medir el cambio en resistencia al flujo de la corriente de alimentación a través del filtro con el tiempo; y

calcular de forma cuantitativa un índice de incrustación de la alimentación (FFI) indicativo de la naturaleza incrustante de la corriente de alimentación en el filtro basado en el cambio medido en la resistencia al flujo de modo que se estime el efecto incrustante potencial de la corriente de alimentación en otros filtros conocidos.

Preferentemente, los medios para pasar la muestra de corriente de alimentación a través del filtro incluyen un contenedor para contener la muestra y medios para presurizar la muestra dentro del contenedor para el suministro de la muestra al filtro a una presión preseleccionada.

Preferentemente, los medios de presurización son una bomba de funcionamiento manual. Más preferentemente, el contenedor y los medios de presurización se proporcionan en forma de un aparato de riego por aspersión de jardín de funcionamiento manual modificado.

Convenientemente, el elemento de filtro es del tipo de acetato de celulosa. Es en concreto conveniente que se use papel de filtro de acetato de celulosa de 0,2 micrómetros.

En una realización, los medios reguladores toman la forma de una válvula ajustable que incorpora un manómetro. Es conveniente que se coloque un segundo manómetro en línea entre el contenedor y el regulador.

Preferentemente, se proporcionan una o más válvulas de funcionamiento manual para permitir la preparación y limpieza del aparato.

Breve descripción de los dibujos

Se describirán ahora las realizaciones preferidas de la invención, sólo a modo ejemplo, con referencia a las figuras adjuntas, en las que:

Figura 1 muestra un sistema típico de microfiltración de flujo transversal;

Figura 2 muestra una vista detallada en sección transversal de un módulo de fibras usado en la Figura 1;

Figura 3 muestra diferentes tipos de disminución del flujo con el tiempo;

Figura 4 muestra una gráfica de la resistencia característica de una membrana;

Figura 5 muestra una gráfica de la resistencia frente al volumen de filtrado a continuación del lavado por contracorriente;

Figura 6 es un diagrama esquemático de un aparato según el primer aspecto de la invención;

Figura 7 muestra un perfil de instantánea obtenido de una máquina de filtración con picos de presión de rehumedecimiento excesivos; y

Figura 8 muestra una instantánea de la misma máquina que la Figura 7 con el defecto corregido.

Modos de llevar a cabo la invención

En una forma preferida de la invención, el sistema de monitorización y control comprende un sistema de procesamiento por ordenador especializado conectado con varios dispositivos de detección y monitorización dispuestos para monitorizar parámetros de funcionamiento del sistema seleccionados. Bajo el control de programas del sistema el procesador responde a los parámetros introducidos para controlar el funcionamiento del sistema filtrante. Además del control del funcionamiento del sistema, el sistema de control y monitorización se puede programar para realizar ensayos regulares del rendimiento del sistema, registro de datos y telemetría del sistema.

Como se expuso con anterioridad, se ha descubierto que el índice de incrustación de la alimentación (FFI) es una buena indicación del estado de la corriente de alimentación. Este índice es una función de cómo de incrustante es la corriente de alimentación y variará con la calidad de la corriente de alimentación. El FFI para un sistema concreto se puede calcular como sigue.

La resistencia de una membrana concreta se determina por:

R = (\Delta P \ x \ A)/(\eta \ x \ Q)

donde

R = resistencia al flujo (m^{-1}), típicamente 10^{12};

\eta = viscosidad de la corriente de alimentación (Pa S), suponiendo que es agua;

\DeltaP = presión a través de la membrana (Pa), a menudo denominada TMP;

Q = flujo a través de la membrana (m^{3}s^{-1}); y

A = área de la membrana (m^{2}).

Cuando pasa líquido a través de la membrana, ésta se obstruye y la resistencia aumenta. En muchos casos este aumento es proporcional a la cantidad de líquido que ha pasado a través de la membrana. En la Figura 4 se muestra un gráfico de la característica de la resistencia.

R = R_{m} + R_{f}

\hskip0,2cm

= R_{m} + FFI x V/A

donde

R_{f} = resistencia al flujo debida a una capa incrustante;

R_{m} = resistencia al flujo cuando V = 0;

FFI = índice de incrustación de la alimentación, típicamente 0-500 x 10^{12}m^{-2}; y

V = volumen de filtrado pasado a través de la membrana.

El rendimiento de una fibra dada comparado con una fibra patrón se da mediante el MMP, donde el MMP para una fibra patrón se define para que sea 1. Así, para una membrana X,

MMP_{x} = FFI_{x}/FFI_{MSF}

donde:

MMP_{x} = porosidad de la membrana para la fibra x;

FFI_{x} = índice de incrustación de la corriente de alimentación para la fibra x; y

FFI_{MSF} = índice de incrustación de la alimentación para la fibra patrón en la misma corriente de alimentación que la usada para FFI_{x}.

El índice de incrustación de la alimentación (FFI) se puede usar para medir la eficacia del procedimiento de contracorriente de las plantas de microfiltración continua. Por ejemplo, si se usa un biorreactor para producir aguas residuales secundarias o residuos de papel tratado, o si se usa un decantador para tratar agua potable, el FFI dará una estimación del nivel de sólidos suspendidos y la naturaleza de los sólidos (tamaño de las partículas, compresibilidad, etc.). Variando los parámetros de funcionamiento de este procedimiento de contracorriente y monitorizando el FFI se puede optimizar para el procedimiento de microfiltración continuo, permitiendo un rendimiento más económico.

La compresibilidad de una capa sucia es una medida del aumento en resistencia de una capa sucia dada según aumenta el TMP. Esto se puede ver como un aumento aparente del FFI. Algunas corrientes de alimentación son relativamente incompresibles, o pueden hacerse apreciablemente compresibles a un valor umbral del TMP. Las aguas fluviales se incluyen dentro de esta clase. No obstante, según aumenta el nivel de sólidos "orgánicos" aumenta la compresibilidad. Las aguas residuales son compresibles según su calidad. Si el nivel de sólidos suspendidos es elevado y, en concreto, si hay algas, la compresibilidad es elevada. Los residuos de papel son sumamente compresibles.

Se ha descubierto que las aguas residuales secundarias de buena calidad (sólidos suspendidos y DBO soluble menos de aproximadamente 5) tienen considerablemente menos compresibilidad que las aguas residuales secundarias ordinarias o de baja calidad. El FFI es también inferior, permitiendo que se usen tanto flujos más elevados como TMP más elevados. Esto último extiende el tiempo entre limpiezas químicas, reduciendo los costes de funcionamiento del sistema.

El descenso de la presión de recirculación es una medida de la incrustación de los módulos. Se ha descubierto que al hacer grumos en aguas residuales para retirar fosfato, el TMP puede recuperarse con cada lavado por contracorriente. El TMP máximo alcanzado podría permanecer bajo, pero la presión de recirculación se acumula rápidamente. Esto se ha correlacionado con una acumulación de sólidos en el módulo. Estos factores se pueden usar para provocar la limpieza química, en lugar del TMP máximo, como sucede por lo general.

En una segunda realización preferida, mostrada en la Figura 6, la invención consiste en un aparato 30 para uso para determinar el efecto incrustante potencial de una corriente de alimentación usando un procedimiento descrito con anterioridad.

El aparato 30 incluye un contenedor de muestras 31 y una bomba 32 de presurización de funcionamiento manual. Una manguera 33 de presión se extiende desde el interior del contenedor 31 hasta la carcasa 34 de filtro, e incluye dentro de la tubería una primera válvula 35 de funcionamiento manual que incorpora un primer manómetro 36. Se proporciona también un segundo manómetro 37 dentro de la tubería con la manguera 33 intermedia entre el contenedor 31 y la carcasa 34 de filtro. En realización alternativa, la manguera 33 de presión y la válvula 35 conecta directamente el interior del contenedor 31 con la carcasa 34 de filtro.

La carcasa 34 de filtro se adapta para contener un elemento de filtro desechable (no mostrado) con características de funcionamiento conocidas. En una realización preferida, se usa papel de filtro de acetato de celulosa de 0,2 \mum.

En uso, se coloca una muestra de corriente de alimentación en el contenedor 31. El aparato se prepara y se instala un elemento de filtro limpio dentro de la carcasa 34 de filtro. Después se hace funcionar la bomba manual para presurizar el contenedor hasta aproximadamente 120 kPa.

Se abre la primera válvula 35 hasta que el fluido de la corriente de alimentación esté suministrando al filtro 50 kPa constantes. El filtrado que fluye desde el lado de la boca de salida de la carcasa 34 de filtro se captura en un vaso de precipitación graduado (no mostrado). Al final de cada minuto, se registra el volumen acumulativo de filtrado, hasta que se hayan tomado aproximadamente 16 muestras.

Se puede entonces detener el flujo y lavar con una descarga de agua y limpiar el aparato en preparación para más ensayos.

Los datos de tiempo y volumen acumulativo registrados se introducen en un programa lógico comercial que calcula el FFI de la corriente de alimentación según las relaciones matemáticas tratadas con anterioridad. El FFI se puede calcular de forma más precisa incluyendo rutinas lógicas que extrapolen la curva tiempo/volumen. De un modo parecido se pueden emplear otras técnicas de manipulación de datos tales como el promediado o la interpolación.

Se pueden proporcionar otras válvulas 38 y 39 para los propósitos de preparar y limpiar el aparato. Se pueden proporcionar también válvulas, manómetros o sensores de presión o flujo para controlar o medir de otra manera la presión y el flujo característicos de la muestra de corriente de alimentación.

Debe observarse que el FFI es una característica de la corriente de alimentación y el filtro. Calibrando las propiedades de otros tipos de filtros con un intervalo de FFI, se puede estimar cuantitativamente el efecto incrustante potencial de una corriente de alimentación concreta en un intervalo de tipos de filtros con una única muestra de corriente de alimentación. Los sistemas de filtración se pueden proyectar y cambiar de escala hasta un nivel de rendimiento concreto sin la necesidad de procedimientos de ensayo extensos y costosos.

El FFI se puede usar también para optimizar, monitorizar y detectar problemas en el funcionamiento de los sistemas de filtración existentes. En su forma en línea, la invención puede realizar comprobaciones continuas o regulares de la calidad de la corriente de alimentación. Esto permite que los ciclos de lavado por contracorriente y mantenimiento se hagan funcionar con la máxima eficacia.

La forma de la invención fuera de línea se puede usar para detectar problemas en los sistemas existentes que no incluyen ensayos en línea. De forma alternativa, el sistema fuera de línea y, en concreto, el aparato descrito, se puede usar como una herramienta inestimable para evaluar la calidad de la corriente de alimentación antes de que se diseñe el sistema de filtración. La evaluación cuantitativa de la calidad de la corriente de alimentación permite a los diseñadores del sistema predecir con mayor precisión el comportamiento probable de diversos elementos de filtración como respuesta a una corriente de alimentación dada. Esto es de particular importancia donde la corriente de alimentación que se ha de filtrar es de un tipo único o raro.

Se comprenderá que las formas de la invención descrita no se limitan a las realizaciones específicas descritas con anterioridad y que son posibles más ejemplificaciones de la invención sin apartarse del alcance de la invención.

Claims (17)

1. Un procedimiento para determinar el efecto incrustante de una corriente de alimentación en un filtro (5) en un sistema de ultrafiltración o de microfiltración, teniendo el filtro características de funcionamiento conocidas, comprendiendo dicho procedimiento las etapas de:

(i) pasar la corriente de alimentación a través de un filtro (5) que tiene características de funcionamiento conocidas;

(ii) determinar el cambio en la resistencia al flujo de la corriente de alimentación a lo largo del filtro (5), bien de forma continua o bien en varios intervalos de tiempo; y

(iii) a partir de estos datos, calcular un índice de incrustación de la alimentación (FFI) representativo de las características incrustantes de la corriente de alimentación con respecto al filtro (5),

en el que el FFI se calcula representando el cambio en la resistencia a través del filtro (5) como una función del volumen filtrado y midiendo el gradiente de una curva así representada en un punto o intervalo donde la curva se aproxima a una línea recta.

2. Un procedimiento según la Reivindicación 1, en el que el cambio en la resistencia se mide tomando lecturas del volumen acumulativo de la corriente de alimentación que pasa a través del filtro (5) con el tiempo.

3. Un procedimiento según la Reivindicación 1, en el que se colocan dispositivos de detección de la presión en cada lado del filtro (5) para referir los cambios de resistencia en términos del descenso de la presión transmembrana (TMP).

4. Un procedimiento en línea para monitorizar y controlar un sistema filtrante (5), comprendiendo dicho procedimiento las etapas de:

(i) determinar la resistencia de los elementos filtrantes usados en el sistema filtrante (5) monitorizando varios parámetros de funcionamiento del sistema;

(ii) calcular un índice de incrustación de la alimentación (FFI) representativo de la naturaleza incrustante de la corriente de alimentación al sistema filtrante (5) usando el valor de resistencia determinado en (i); y

(iii) controlar el funcionamiento del sistema filtrante dependiendo del valor del índice de incrustación de la alimentación (FFI) calculado, en el que el FFI se calcula representando el cambio en la resistencia a lo largo del filtro (5) como una función del volumen filtrado y midiendo el gradiente de una curva así representada en un punto o intervalo donde la curva se aproxima a una línea recta.

5. Un procedimiento fuera de línea para determinar el efecto incrustante potencial de una corriente de alimentación usando el procedimiento de una cualquiera de las Reivindicaciones 1 a 3, incluyendo dicho procedimiento la etapa de:

(i) pasar una muestra de la corriente de alimentación a una presión determinada a través de un filtro (5) con características de funcionamiento conocidas; y siendo el índice de incrustación de la alimentación (FFI) calculado representativo de las características incrustantes de la muestra de corriente de alimentación en el filtro conocido (5).

6. El procedimiento según la Reivindicación 5, incluyendo además la etapa de correlacionar el FFI con un segundo FFI calculado para un filtro de membrana para uso en una unidad de filtración.

7. El procedimiento según la Reivindicación 5, en el que el FFI se calcula representando el cambio en resistencia a través del filtro (5) como una función del volumen filtrado y midiendo el gradiente de una curva así representada en un punto o intervalo donde la curva se aproxima a una línea recta.

8. El procedimiento según la Reivindicación 5, en el que el cambio en la resistencia del filtro (5) se mide registrando en varios puntos determinados en el tiempo el volumen acumulativo de corriente de alimentación que ha pasado a través del filtro (5).

9. El procedimiento según la Reivindicación 5, en el que se usan dispositivos de detección de la presión para medir o estimar cambios en la resistencia del filtro (5) con el tiempo.

10. El procedimiento según la Reivindicación 5, en el que el FFI se calcula mediante un ordenador como respuesta a la entrada de los datos de resistencia o presión.

11. El procedimiento según la Reivindicación 10, en el que el ordenador extrapola a partir de los datos introducidos para proporcionar un cálculo del FFI más preciso.

12. Un aparato para usar al determinar el efecto incrustante potencial de una corriente de alimentación mediante el procedimiento según una cualquiera de las Reivindicaciones 1 a 11, incluyendo dicho aparato:

un filtro (5) con propiedades conocidas;

medios para pasar una muestra de la corriente de alimentación a través de dicho filtro (5) a una presión predeterminada;

medios para medir el cambio en resistencia al flujo de la corriente de alimentación a través del filtro (5) con el tiempo; y

medios para calcular de forma cuantitativa un índice de incrustación de la alimentación (FFI) indicativo de la naturaleza incrustante de la corriente de alimentación en el filtro (5) basado en el cambio medido en resistencia al flujo para estimar el efecto incrustante potencial de la corriente de alimentación en otros filtros conocidos.

13. Aparato según la Reivindicación 12, en el que los medios para pasar la muestra de corriente de alimentación a través del filtro (5) incluyen un contenedor (31) para contener la muestra y medios (32) para presurizar la muestra dentro del contenedor (31) para el suministro de la muestra al filtro (5) a una presión preseleccionada.

14. Aparato según la Reivindicación 13, en el que los medios de presurización son una bomba de funcionamiento manual (32).

15. Aparato según la Reivindicación 13 ó 14, en el que el contenedor (31) y los medios de presurización (32) se proporcionan en forma de un aparato de riego de jardín de funcionamiento manual modificado.

16. Aparato según una cualquiera de las Reivindicaciones 12 a 15, en el que el filtro (5) usa un elemento de filtro del tipo de acetato de celulosa.

17. Aparato según una cualquiera de las Reivindicaciones 12 a 16, en el que se proporcionan una o más válvulas (35, 39) de funcionamiento manual para permitir la preparación y limpieza del aparato.