ES2251393T3 - Perfeccionamientos aportados al lavado quimico y, en particular, al enjuague de los dispositivos de separacion con membranas de soluciones y de suspensiones. - Google Patents
Perfeccionamientos aportados al lavado quimico y, en particular, al enjuague de los dispositivos de separacion con membranas de soluciones y de suspensiones.Info
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Abstract
Procedimiento de lavado químico de dispositivos con membranas de filtración (1) de soluciones y de suspen siones, que comprende una etapa de enjuague, según la cual las membranas son sometidas a un lavado utilizando detergentes adsorbibles sobre carbón activo, efectuándose el enjuague final para la eliminación de los detergentes por paso de agua a través de la membrana (2) hasta llevar a la concentración residual de detergentes por debajo del límite de la concentración máxima admisible en las aguas destinadas al consumo humano, caracterizado porque - se trasiega, para su tratamiento específico exterior con respecto al dispositivo, una primera parte del agua de enjuague, del orden de 10 a 20% del volumen total del agua necesaria para el enjuague final; - se introduce carbón activo en polvo dentro del bucle de recirculación del equipo de filtración con membranas, propiamente dicho; - se hace recircular el volumen contenido en dicho bucle de recirculación, al que se ha añadido carbón activo enpolvo, a través de la membrana, con devolución del material permeado al recinto en el que es almacenada el agua de lavado o de enjuague, y a partir del cual se efectúa dicha recirculación; - efectuándose esta recirculación hasta alcanzar un equilibrio de adsorción por el carbón activo en polvo.
Description
Perfeccionamientos aportados al lavado químico y,
en particular, al enjuague de los dispositivos de separación con
membranas de soluciones y de suspensiones.
El presente invento concierne a unos
perfeccionamientos aportados al lavado químico y, en particular, al
enjuague de dispositivos con membranas para separación de
soluciones y de suspensiones, tales como filtros para líquidos que
contienen materiales en suspensión, comprendiendo estos filtros unos
elementos filtrantes constituidos por membranas, por ejemplo de
microfiltración o de ultrafiltración, que se deben desobstruir o
lavar periódicamente cuando han perdido sus características de
capacidad para filtrar el agua. Estas desobstrucciones o estos
lavados se pueden efectuar en la forma de una limpieza química.
Con esta finalidad, en la técnica actual se
utilizan diversos productos tales como soluciones de un ácido
orgánico (por ejemplo ácido cítrico o ácido oxálico) o de un ácido
inorgánico, bases (carbonato de sodio, amoníaco), agentes oxidantes
(una solución clorada, agua oxigenada, agua ozonada) e igualmente
detergentes, eventualmente en combinación con agentes formadores de
complejos (quelatos, gluconatos).
Las membranas orgánicas de filtración están
constituidas por materiales muy diversos. Ciertos de estos
materiales no resisten a los agentes oxidantes, otros de ellos son
destruidos por unos valores demasiado bajos o demasiado elevados
del pH, y los fabricantes de membranas recomiendan una selección de
productos específicos, adaptados para cada tipo de membrana.
En el caso de membranas constituidas por acetato
de celulosa, dado que este material no soporta los valores elevados
de pH, mayores que 8,5, la técnica generalmente utilizada consiste
en lixiviar la membrana con ayuda de productos a base de
detergentes, cuyo valor del pH debe ser ajustado a un pH de 8.
Incluso para unas membranas que son lavables con
la ayuda de soluciones de carácter básico, jamás se excluye el uso
ocasional de detergentes, puesto que éste constituye frecuentemente
la última solución en el caso de una obstrucción o un atascamiento
grave de las membranas.
La utilización de detergentes plantea un cierto
número de problemas, siendo el más importante el hecho de que la
lixiviación que emplea unos detergentes necesita seguidamente un
enjuague final que exige unos importantes volúmenes de agua. En
efecto, es necesario hacer pasar unas notables cantidades de agua
para enjuagar a través de la membrana, con el fin de llevar a la
concentración residual de detergentes hasta por debajo del límite
denominado CMA (de Concentración Máxima Admisible en el agua
destinada al consumo humano) de 0,2 mg/l que se deriva de la
aplicación en el territorio nacional de una directiva de la CEE. En
calidad de ejemplo, con una membrana "AQUASOURCE" producida
por la presente titular de esta patente y constituida por materiales
derivados de acetato de celulosa, es necesario contar globalmente
con un volumen total de efluentes de enjuague del orden de 200
litros por m^{2} de membrana en el caso de un lavado simple con un
solo producto detergente. El volumen de efluentes de enjuague es
evidentemente bastante mayor, puesto que es necesario poner en
práctica lavados repetidos o utilizar simultáneamente varios
reactivos y detergentes.
El documento de RIPPERGER S.: "Mikrofiltration
mit Membranen, Grundlagen, Verfahren, Anwendungen"
[Microfiltración con membranas, antecedentes, procedimientos,
aplicaciones] 1994, EDITORIAL VCH, WEINHEIM, DE XP002137960 205920
ISBN: 3-527-28457-5,
divulga un procedimiento de lavado químico (que utiliza, por
ejemplo, detergentes) de dispositivos con membranas de separación,
que comprende una etapa de enjuague, efectuada por paso de agua
para eliminar el agente de lavado (detergente) lo más completamente
que sea posible desde el equipo.
El documento Patent Abstract of Japan [Resúmenes
de patentes de Japón], volumen 017, Nº 388 (C-108),
del 21.07.1983, correspondiente al documento de solicitud de
patente japonesa JP 05 068965 A, describe un procedimiento para
eliminar detergentes desde aguas usadas, mediante adición de carbón
activo en polvo (CAP) y filtración a través de membranas.
El documento de patente de los EE.UU. US
5.393.433 A describe un procedimiento de tratamiento de un fluido
que contiene materiales en suspensión y/o en solución, por
utilización de membranas de separación, procedimiento en el cual al
fluido que se ha de tratar se le añade un coadyuvante de
alimentación (CAP) y al fluido de retrolavado de las membranas se
le añade un coadyuvante de retrolavado (Cl_{2}), que puede ser
neutralizado por el coadyuvante de alimentación (CAP). Se
establece, en la parte de rechazo del retrolavado, un período de
tiempo de contacto suficiente para que esta neutralización
(adsorción) del coadyuvante de retrolavado (Cl_{2}) se efectúe en
dicha parte de rechazo.
Por lo demás, es conveniente de cualquier manera
respetar la CMA de 0,2 mg/litro de detergente antes de poder
restablecer la producción, después de un lavado químico, y conectar
las instalaciones con membranas a una red de distribución de agua
potable. Finalmente, la parte de rechazo hacia el medio natural de
efluentes de lavado y de enjuague, que contienen unas
concentraciones de detergentes próximas a 1 mg/litro, puede inducir
unos fenómenos de aparición de espumas en la superficie del medio
receptor (ríos, lagos, etc. ...) lo cual, evidentemente, no está
autorizado, ni siquiera es admisible.
Por esta razón, en los túneles que emplean unas
membranas lavadas con ayuda de soluciones de detergentes y que no
disponen de una parte de rechazo hacia una red de alcantarillado, es
necesario prever un almacenamiento de las aguas de enjuague,
debiendo estas últimas ser tratadas seguidamente antes de su rechazo
hacia los medios naturales. Teniendo en cuenta la importancia del
volumen de agua que se ha de tratar, esta solución se hace muy
gravosa para las grandes instalaciones, tanto en términos de costos
de construcción como de gastos de explotación.
Ahora bien, en los 200 litros de efluentes antes
mencionados, se comprueba que los primeros 20 litros deben ser
tratados imperativamente en un túnel de depuración, puesto que la
demanda química de oxígeno (DCO de Demande Chimique en Oxygéne) es
mayor que 90 mg/l. Por el contrario, los restantes 180 litros están
relativamente poco contaminados, puesto que corresponden al volumen
que es necesario para disminuir el residuo de detergentes por
debajo del umbral de 0,2 mg/l, exigido por la reglamentación. El
problema que se propone resolver el presente invento es el de
aportar un procedimiento que permita tratar localmente (y utilizando
las posibilidades funcionales del equipo de filtración con
membranas, propiamente dicho) esta pequeña contaminación, es decir
más de un 80% de los efluentes que resultan de los lavados de las
membranas con soluciones de detergentes.
En consecuencia, el presente invento tiene como
objeto un procedimiento de lavado químico de dispositivos con
membranas de filtración de soluciones y suspensiones, que comprende
una etapa de enjuague, según la cual las membranas se someten a un
lavado utilizando detergentes adsorbibles sobre carbón activo,
efectuándose el enjuague final para la eliminación de los
detergentes por paso de agua a través de la membrana hasta llevar a
la concentración residual de detergentes por debajo del límite de la
concentración máxima admisible en las aguas destinadas al consumo
humano, estando caracterizado este procedimiento porque
- se trasiega, para su tratamiento específico
exterior con respecto al dispositivo, una primera parte del agua de
enjuague, del orden de 10 a 20% del volumen total del agua necesaria
para el enjuague final;
- se introduce carbón activo en polvo dentro del
bucle de recirculación del equipo de filtración con membranas,
propiamente dicho;
- se hace recircular el volumen contenido en
dicho bucle de recirculación, al que se ha añadido carbón activo en
polvo, a través de la membrana, con devolución del material permeado
al recinto en el que es almacenada el agua de lavado o de enjuague,
y a partir del cual se efectúa dicha recirculación;
- efectuándose esta recirculación hasta alcanzar
un equilibrio de adsorción por el carbón activo en polvo.
Según un modo de puesta en práctica del presente
invento, la dosis de carbón activo en polvo, que se introduce en el
bucle de recirculación, es del orden de 1 g/litro de volumen de agua
contenida en el equipo.
Según un modo de puesta en práctica del invento,
se efectúa una recirculación continua del volumen restante de agua
de enjuague, a la que se ha añadido carbón activo, durante un
período de tiempo comprendido entre 20 y 120 minutos.
Según el invento se efectúan varias
recirculaciones del volumen restante de agua de enjuague, a la que
se ha añadido carbón activo.
Según el presente invento, antes de volver a
poner en servicio la instalación y después de haber obtenido una
concentración de carbono orgánico total y de detergentes, que sea
menor que el límite de la concentración máxima admisible, se
efectúa un vaciado del dispositivo, seguido por un llenado y por un
retrolavado.
Otras características y ventajas del presente
invento se deducirán de la descripción que se hace seguidamente,
con referencia a la única figura del dibujo anejo, que es una
representación esquemática de los perfeccionamientos aportados por
el invento.
En esta figura única, se han representado de
manera esquemática en 1 una celda de filtración con su membrana 2,
en 4 el recinto en el que se almacena el agua de lavado o de
enjuague, y en 3 la bomba que asegura la recirculación de las
soluciones y de los líquidos de lavado y de enjuague en el bucle
representado en esta figura.
Tal como se ha mencionado anteriormente, el
procedimiento objeto del invento comprende, como primera etapa, una
eliminación del agua de enjuague que está más contaminada, o sea
aproximadamente los veinte primeros litros de efluentes por m^{2}
de membranas, cuya DCO es mayor que 90 mg/litro, es decir una
proporción del orden de 10 a 20% del volumen de agua total (200
litros por m^{2} de membrana) que es necesaria para el enjuague
de la membrana después del tratamiento con detergentes para llevar a
la concentración residual de detergentes por debajo del límite de
CMA.
Esta primera etapa de eliminación se puede
efectuar por ejemplo por un simple enjuague mediante alimentación
de agua bruta, o por un vaciado del dispositivo, seguido por un
llenado con agua bruta y por un retrolavado.
Según el invento, se introduce seguidamente una
dosis de carbón activo en polvo (CAP) en el bucle de recirculación,
y se hace recircular la solución de agua de lavado y CAP, con la
ayuda de la bomba de recirculación 3, con devolución del material
permeado a la cuba de almacenamiento 4. La dosis de carbón activo en
polvo que se ha introducido es del orden de 1 gramo por litro de
volumen de agua contenida en el equipo de filtración con
membranas.
Gracias a esta técnica, una proporción del orden
de 60 a 90% del carbón activo en polvo se deposita sobre la
superficie de la membrana 2, siendo el resto mantenido en suspensión
en el agua que se recircula hacia el lado del concentrado, una
parte de agua pasa a través de la torta de carbón activo en polvo
que se ha depositado sobre la superficie de la membrana y a través
de esta última, arrastrando al residuo de COT (carbón orgánico
total) y de detergentes hacia el lado del material permeado, y
llevando a esta parte residual al lado del concentrado, donde se
vuelve a poner en contacto con carbón activo en polvo, que la
adsorbe.
El equilibrio de adsorción se alcanza después de
aproximadamente una hora de recirculación. Entonces, según el
invento, se puede repetir la operación: vaciado del dispositivo,
llenado con agua bruta, retrolavado, introducción de una nueva
dosis de carbón activo en polvo y nueva recirculación. Al final de
esta segunda recirculación, se obtiene una concentración de COT y
de detergentes, que está muy próxima al límite de CMA. Se efectúa
entonces un nuevo vaciado, seguido por un llenado y por un
retrolavado, y el dispositivo se puede volver a poner en
producción, a menos que sea necesario, si el umbral de detergentes
no se ha alcanzado en absoluto, efectuar un enjuague final con
rechazo hacia un medio natural, sin riesgo de formación de
espumas.
Los ensayos efectuados por la presente titular de
esta patente han demostrado que, gracias al invento, era posible
reducir el volumen de los efluentes hasta aproximadamente 50 litros
por m^{2} de membrana, lo que constituye un progreso
considerable.
Claims (7)
1. Procedimiento de lavado químico de
dispositivos con membranas de filtración (1) de soluciones y de
suspensiones, que comprende una etapa de enjuague, según la cual
las membranas son sometidas a un lavado utilizando detergentes
adsorbibles sobre carbón activo, efectuándose el enjuague final para
la eliminación de los detergentes por paso de agua a través de la
membrana (2) hasta llevar a la concentración residual de detergentes
por debajo del límite de la concentración máxima admisible en las
aguas destinadas al consumo humano, caracterizado porque
- se trasiega, para su tratamiento específico
exterior con respecto al dispositivo, una primera parte del agua de
enjuague, del orden de 10 a 20% del volumen total del agua necesaria
para el enjuague final;
- se introduce carbón activo en polvo dentro del
bucle de recirculación del equipo de filtración con membranas,
propiamente dicho;
- se hace recircular el volumen contenido en
dicho bucle de recirculación, al que se ha añadido carbón activo en
polvo, a través de la membrana, con devolución del material permeado
al recinto en el que es almacenada el agua de lavado o de enjuague,
y a partir del cual se efectúa dicha recirculación;
- efectuándose esta recirculación hasta alcanzar
un equilibrio de adsorción por el carbón activo en polvo.
2. Procedimiento de lavado químico según la
reivindicación 1, caracterizado porque la dosis de carbón
activo en polvo introducido en el bucle de recirculación es del
orden de 1 gramo por litro de volumen de agua contenida en el
equipo.
3. Procedimiento de lavado químico según una de
las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque la primera
etapa de eliminación se efectúa por un enjuague mediante
alimentación de agua bruta.
4. Procedimiento de lavado químico según una de
las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque la primera
etapa de eliminación se efectúa mediante un vaciado del dispositivo,
seguido por un llenado con agua bruta y un retrolavado.
5. Procedimiento de lavado químico según una
cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado
porque se efectúa una recirculación continua del volumen restante
de agua de enjuague, a la que se ha añadido carbón activo, durante
un período de tiempo del orden de 20 a 120 minutos.
6. Procedimiento de lavado químico según una
cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado
porque se efectúan varias recirculaciones continuas del volumen
restante de agua de enjuague, a la que se ha añadido carbón
activo.
7. Procedimiento de lavado químico según una
cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado
porque antes de volverse a poner en servicio el dispositivo y
después de haberse obtenido una concentración de carbón orgánico
total y de detergentes, que sea menor que el límite de concentración
máxima admisible, se efectúa un vaciado del dispositivo, seguido
por un llenado y por un retrolavado.
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