ES2351514T3

ES2351514T3 - Dispositivo para el filtrado de sustancias contenidas en líquidos.

Info

Publication number: ES2351514T3
Application number: ES05797298T
Authority: ES
Inventors: Reinhard Voigt; Jens Lipnizki; Ulrich Meyer-Blumenroth
Original assignee: Microdyn Nadir GmbH
Current assignee: Mann and Hummel Water and Fluid Solutions GmbH
Priority date: 2004-10-22
Filing date: 2005-10-13
Publication date: 2011-02-07
Anticipated expiration: 2025-10-13
Also published as: EP1812147A1; ZA200702513B; CN101043932A; WO2006045440A1; EP1812147B1; DE502005010318D1; DE102004051671A1; US20060086654A1; US7892430B2

Abstract

Dispositivo (1) para el fltrado de sustancias contenidas en líquidos mediante microfiltración, ultrafiltración y nanofiltración con una serie de módulos de filtrado (2) a base de elementos de filtro (3) que están realizados como bolsas de membrana planas y rodeadas del líquido (17) que se trata de filtrar, estando dispuestos los elementos de filtro (3) paralelos y distanciados entre sí, y comunicados entre sí mediante orificios de descarga (8) y elementos de conexión (13), con una evacuación de perneado (11) en cada módulo de filtrado (2) y un colector de perneado (12) al que están conectadas las evacuaciones de perneado (11) de los módulos de filtrado (2) caracterizado porque en cada elemento de filtro (3) está encerrado entre dos membranas exteriores (4, 5) un elemento de drenaje (6) de una o varias capas, unido de modo adherente en toda la superficie por ambas caras con las membranas (4, 5), y porque el elemento del filtro (3) está dotado de uno o varios orificios de descarga (8) rodeados de zonas de superficie del elemento de filtro (3) de iguales dimensiones, estando situado cada orificio de descarga (8) en el centro de la zona de superficie que lo rodea.

Description

1

La invención se refiere a un dispositivo para el filtrado de sustancias contenidas en líquidos mediante microfiltración, ultrafiltración y nanofiltración con una serie de módulos de filtrado a base de elementos de filtro que están realizados como bolsas de membrana planas y rodeadas del líquido que se trata de filtrar, estando dispuestos los elementos de filtro paralelos y distanciados entre sí, y comunicados entre sí mediante orificios de descarga y elementos de conexión, con una evacuación de permeado en cada módulo de filtrado y un colector de permeado al que están conectadas las evacuaciones de permeado de los módulos de filtrado.

Los sistemas de filtrado convencionales para la depuración de aguas residuales constan de una unidad de filtración con una carcasa de forma tubular o de cajón, abierta por arriba y por abajo, dentro de la cual están dispuestos varios elementos de filtro planos en posición vertical y paralela distanciados entre sí. Los intersticios entre los distintos elementos de filtro forman pasillos que pueden ser atravesados por el flujo. Los distintos elementos de filtro están realizados como cojines o cassettes, en las que una capa de drenaje flexible o una placa de filtrado rígida está rodeada por ambas caras por membranas de filtración.

El documento EP 0 707 884 A1 da a conocer un dispositivo para el filtrado y separación, especialmente de medios de flujo orgánicos biológicos mediante ósmosis inversa así como microfiltración, ultrafiltración y nanofiltración, con una carcasa estanca a la presión, con una entrada para el medio de flujo y salidas para el retentado y el permeado, y una pluralidad de elementos de filtro alojados en la carcasa, distanciados entre sí, realizados a modo de un cojín de membrana, que están rodeados por el flujo del medio, estando dispuestas en la carcasa una pluralidad de pilas independientes de cojines de membrana, unas tras otras o junto a otras, estando las pilas rodeadas por el medio, unas detrás de otras o junto a otras.

El documento EP 0 129 663 A1 da a conocer un cojín de membrana para la desalinización del agua mediante ósmosis inversa, ultrafiltración, hiperfiltración, permeación de gases y similares, donde una capa de drenaje está dispuesta entre dos membranas exteriores, estando la capa de drenaje soldada con las membranas en la zona del borde, de forma continua y estanca a la presión.

El documento WO 03/037489 A1 describe un módulo de filtrado destinado a la depuración de aguas residuales con varias bolsas de membrana de filtrado que presentan por lo menos un orificio para el desagüe de su espacio interior, que están dispuestas en posición vertical, paralelas entre sí y preferentemente equidistantes, en un soporte rígido de tal modo que los espacios intermedios situados entre bolsas de membrana de filtrado contiguas puedan ser atravesadas intensivamente por el flujo de un líquido.

El documento WO 03/059494 describe un dispositivo de filtración en el que hay varios elementos de membrana alineados unos junto a otros, siendo los distintos elementos de membrana unos cojines de membrana que presentan un orificio de descarga para el filtrado. El orificio de descarga no se encuentra centrado en un extremo del cojín de membrana.

Los sistemas de filtrado conocidos comprenden o bien carcasas rígidas y/o cassettes de membrana rígidas, cuya fabricación y montaje es engorroso y costoso, que incrementan el espacio necesario para el módulo de filtrado, dificultan el flujo del líquido que se trata de filtrar y donde se depositan preferentemente las impurezas más gruesas, tales como p.ej. pelos y fibras, causando obstrucciones.

Durante el funcionamiento continuo de un sistema de filtrado, las partículas cuyo diámetro sea demasiado grande para atravesar los poros de la membrana quedan retenidos sobre la superficie de la membrana, y permanecen parcialmente adheridos. Debido a la acumulación de tales partículas a lo largo de períodos de tiempo prolongados se va formando una torta de filtro, que obstruye progresivamente las superficies de la membrana, reduciendo el rendimiento de filtrado del sistema. Dentro del marco del mantenimiento de la instalación se limpian periódicamente de modo mecánico las superficies de la membrana, retirando las tortas de filtro, p.ej. utilizando cepillos y chorros de agua. Debido a la carcasa que tienen los sistemas de filtrado conocidos se limita considerablemente el acceso a las superficies de las membranas, y con ello se dificulta la limpieza.

Además de utilizar la limpieza mecánica existe la posibilidad de liberar los poros de la membrana mediante lavado a contracorriente, es decir por inversión de la presión. En los sistemas de filtrado conocidos de tipo superficial no se emplea por lo general el lavado a contracorriente ya que por una parte entraña el riesgo de dilatar en exceso el elemento de filtrado y causar grietas en la membrana, y que es sensible a la tracción, y por otra parte se comprimen entre sí las membranas de elementos de filtrado contiguos, con lo cual bloquean el flujo de retorno e impiden el desprendimiento de la torta del filtro.

Algunos de los sistemas de filtrado conocidos adolecen además del inconveniente de que las tortas de filtro tienen un crecimiento local acelerado debido a una distribución irregular en el espacio de la presión diferencial a través de la membrana. La velocidad de crecimiento de la torta del filtro es directamente proporcional al caudal de volumen que atraviesa la membrana, y por lo tanto a la presión diferencial a través de la membrana. En cuanto a la presión del fluido, los sistemas de filtrado conocidos presentan tres zonas, que se designan como colector de entrada al filtro, espacio interior del elemento filtrante y descarga de permeado. Durante el funcionamiento se aplica una pequeña diferencia de presión (Pv -Pa > 0) entre el colector de entrada al filtro (Pv) y la descarga de permeado (Pa), mediante bombas de aspiración situadas en el lado de la descarga o bombas de presión situadas en el lado de la entrada, de modo que una parte del líquido que se trata de filtrar fluye desde el colector de entrada al filtro a través de la membrana a la descarga de permeado. En condiciones de funcionamiento normales la velocidad de flujo y la caída de presión en el colector de entrada del filtro y en la descarga de permeado son escasos, de modo que sobre los elementos filtrantes y los orificios de descarga actúan unas presiones esencialmente constantes Pv y Pa. Esto no es aplicable al espacio interior del elemento filtrante (Pi) donde el permeado fluye con rapidez, y además la velocidad de flujo aumenta hacia cada orificio de descarga. En consecuencia actúa en el espacio interior del elemento del filtro una presión estática Pi que depende del lugar, estando Pi entre Pa y Pv (Pa ≤ Pi ≤ Pv) y que va disminuyendo hacia cada orificio de descarga. El caudal de volumen de líquido que fluye a través de la membrana por unidad de tiempo y de superficie es proporcional a la presión diferencial a través de la membrana Pv -Pi. Por este motivo la torta del filtro crece más rápidamente en las zonas de elevada presión diferencial a través de la membrana, es decir cerca de un orifico de descarga, más que en zonas alejadas. Así por ejemplo la aspiración del borde dada a conocer en el documento WO 03/037489 A1 favorece el crecimiento de la torta del filtro en el borde del elemento del filtro, y con ello una disminución precoz del rendimiento de filtrado.

El objetivo de la presente invención es crear un dispositivo de filtración que sea de diseño sencillo y económico de fabricar, que ofrezca escasa resistencia al flujo y sea poco propenso a la obstrucción, y que durante el funcionamiento continuo se pueda limpiar y reparar con facilidad.

Este objetivo se resuelve por medio del dispositivo de filtración según la reivindicación 1, que de acuerdo con la invención está caracterizado porque en cada elemento del filtro está encerrado entre dos membranas exteriores un elemento de drenaje de una o varias capas, unido por ambas caras de modo adherente a la superficie de las membranas, y porque el elemento del filtro está dotado de uno o varios orificios de descarga rodeados por unas zonas del elemento del filtro con superficie de igual dimensión, estando situado cada orificio de descarga en el punto central de la zona de superficie que lo rodea.

La unión superficial por ambas caras entre el elemento de drenaje y las membranas exteriores impide que los elementos del filtro se hinchen, de modo que al efectuar la limpieza mediante lavado a contracorriente éstos no queden dañados ni las membranas contiguas se bloquean mutuamente. Gracias a la disposición de los orificios de descarga conforme a la invención se mantiene relativamente constante la presión diferencial a través de la membrana en todo el elemento del filtro, y por lo tanto se consigue un crecimiento uniforme de la torta de filtro y un aprovechamiento económico del filtro. Este efecto se puede favorecer aún más mediante un elemento de drenaje cuya resistencia al flujo se vaya reduciendo según aumenta la distancia a los orificios de descarga. La resistencia al flujo del elemento de drenaje se puede reducir por ejemplo por medio de su espesor o por el número de capas de drenaje.

Para el filtrado de líquidos que fluyan con lentitud, el dispositivo conforme a la invención se puede realizar preferentemente como estructura autoportante. Mediante la renuncia a carcasas, bastidores u otros elementos de apoyo adicionales se reduce al mínimo la resistencia al flujo y las superficies o estructuras en las que se acumulan con frecuencia impurezas gruesas del líquido que se trata de filtrar, tal como p.ej. pelos y fibras. Para el filtrado de líquidos que fluyan con rapidez y turbulencia es ventajoso sujetar los elementos del filtro en un bastidor, en cuyo caso el bastidor presenta preferentemente una reducida resistencia al flujo.

La forma de construcción abierta del sistema de filtrado conforme a la invención favorece además la limpieza mecánica de las superficies de las membranas, ya que permite introducir los aparatos de limpieza o un chorro de agua esencialmente desde todos los lados en el intersticio entre elementos de filtro contiguos. Como aparatos de limpieza se consideran p.ej. cepillos redondos o planos cuya medida en una de las dimensiones es menor / igual al intersticio entre los elementos de filtro contiguos.

De modo conveniente, el dispositivo tiene una composición sensiblemente modular a base de numerosos componentes de igual construcción. Las ventajas que un concepto modular continuo ofrece para la fabricación, almacenamiento, montaje e instalación son suficientemente conocidas. Además, los elementos de filtro en forma de bolsas de membrana flexibles se pueden fabricar de modo relativamente económico en un proceso cuasi continuo a partir de materiales en banda.

Una realización ventajosa de la invención consiste en que el drenaje de permeado de cada módulo del filtro está unido mediante un acoplamiento liberable con sendas conducciones de conexión del colector de permeado, estando equipada cada conducción de conexión con una válvula. Si se cierra la válvula de una conducción de conexión se puede desacoplar y retirar el correspondiente módulo del filtro durante el funcionamiento continuo sin que llegue líquido sin filtrar al colector de permeado. De este modo se tiene la posibilidad de retirar un módulo defectuoso del filtro durante el funcionamiento continuo, para llevar a cabo su sustitución o reparación, y sustituirlo por un módulo del filtro que funcione perfectamente.

Las membranas del dispositivo de filtrado conforme a la invención consisten preferentemente de polietersulfón, polisulfón, poliacrilnitrilo, fluoruro de polivinilideno, poliamida, polieterimida, acetato de celulosa, celulosa regenerada, poliolefinos, polímeros del flúor, y se pueden fabricar por ejemplo recubriendo tejidos o géneros no tejidos con una solución de polímero, produciendo a continuación los poros en un subsiguiente paso de inversión de fases, o bien estirando de modo adecuado las láminas de polímero, de modo que se formen los poros deseados. Muchas de estas membranas se pueden obtener en el comercio, p.ej. bajo la designación membranas NADIR® (NADIR Filtration GmbH, Wiesbaden)

o Celgard® Flat Sheet Membranes (Celgard Inc., Charlotte, NC, USA).

El elemento de drenaje se compone convenientemente de uno o varios tejidos a base de hilos, filamentos o alambres de polímeros o metales, uno o varios géneros no tejidos a base de polímeros, o de una combinación de estos tejidos y géneros no tejidos.

Las membranas pueden estar unidas al elemento de drenaje en toda su superficie de forma puntual o de forma lineal mediante la aplicación de un pegamento reactivo o en caliente. La soldadura térmica y la soldadura por ultrasonido son también procedimientos adecuados para establecer esta unión. En los bordes del elemento del filtro el elemento de drenaje va sellado con la membrana de modo estanco a la presión con el fin de impedir la entrada de fluido que no haya sido depurado.

La invención se describe a continuación con detalle haciendo referencia a los dibujos esquemáticos y sirviéndose de ejemplos de realización. La Figuras muestran:

Figura 1 una vista en sección de un dispositivo con cuatro módulos del filtro, cada uno de

los cuales consta de elementos de filtro distanciados entre sí, así como de un

colector de permeado;

Figura 2 una vista en sección de un módulo de filtrado con elementos de filtro, elementos de unión y drenaje de permeado;

Figura 3 una vista parcial ampliada de la Figura 2;

Figura 4a una vista en perspectiva de un módulo del filtro a base de elementos de filtro que

están fijados mediante lazos en un bastidor, y partes parciales del drenaje de

permeado;

Figura 4b la vista de la Figura 4a en la que los elementos del filtro están fijados en un bastidor por medio de orificios;

Figura 5 una vista en planta de un elemento del filtro con seis orificios de descarga y la zona del borde;

Figura 6a una vista parcial en perspectiva de un elemento del filtro con orificio de descarga, dos membranas exteriores y una capa de drenaje;

Figura 6b la vista de la Figura 6 con un elemento de apoyo;

Figura 7 una vista en perspectiva de un elemento de unión;

Figura 8a una vista parcial en sección de un módulo del filtro a base de elementos de filtro

con membranas exteriores, elementos de drenaje, elementos de apoyo medios

de sellado y elementos de unión;

Figura 8b la vista de la Figura 8a con medios de montaje adicionales;

Figura 9 un elemento de unión con distanciadores.

Tal como se puede ver por la Figura 1, el dispositivo 1 se compone de una serie de módulos del filtro 2 con elementos de filtro 3 realizados como bolsas de membrana planas y alrededor de los cuales se encuentra o fluye un líquido 17 que se trata de filtrar. Los elementos del filtro 3 están dispuestos paralelos y distanciados entre sí, y unidos entre sí de modo estanco a la presión por medio de elementos de conexión 13, estando los elementos de conexión 13 conectados a los orificios de descarga 8 de los elementos del filtro 3. Un drenaje de permeado 11 de cada módulo del filtro 2 está unido mediante un acoplamiento 18 a un colector de permeado 12. El colector de permeado 12 comprende una conducción principal 22 de la que se ramifican conducciones de conexión 19. La conducción de conexión 19 está equipada con un alojamiento de acoplamiento 20 y una válvula 21. En estado acoplado, el acoplamiento 18 y el alojamiento de acoplamiento 20 forman una conexión estanca a la presión entre el drenaje de permeado 11 y el colector de permeado 12.

En las Figuras 2 y 3 se ha indicado mediante flechas el flujo de permeado a través de las membranas 4 y 5 y el elemento de drenaje 6 en los elementos de conexión 13, y el drenaje de permeado 11. La Figura 3 muestra además un intersticio de drenaje 9 así como una tapa 24 mediante la cual se cierra de modo estanco a la presión cada orificio de descarga 8 situado en la cara exterior del primer elemento de filtro 3 del módulo del filtro 2. En una forma de realización sencilla de la invención, los elementos de conexión 13 y las tapas 24 van directamente pegados a los elementos del filtro 3.

En un perfeccionamiento preferente de la invención, el elemento de drenaje 6 presenta una resistencia al flujo que varía a lo largo de la superficie del elemento de filtro 3, disminuyendo la resistencia al flujo de modo continuo o escalonado según aumenta la distancia a los orificios de descarga 8, especialmente por el hecho de que el espesor del elemento de drenaje 6 aumenta de forma continua o escalonada según aumenta la distancia a los orificios de descarga 8.

En el ejemplo representado en la Figura 4a los elementos de filtro 3 van colgados de un bastidor 31 mediante unos lazos realizados como medios de fijación 23. La suspensión garantiza que los elementos de filtro flexibles 3 se mantienen dispuestos paralelos y distanciados entre sí, incluso en el caso de que se trate líquidos de flujo muy turbulento. La Figura 4b muestra una suspensión alternativa mediante orificios. Para mantener reducida la resistencia al flujo del bastidor 31 es conveniente construirlo a base de perfiles metálicos con una sección de perfil pequeña. En una forma de realización preferente, el bastidor 34 va montado fijo en el sitio, p.ej. en la pared de una piscina de depuradora, y sirve, no sólo para la suspensión de los elementos de filtro 3 sino también para la fijación del colector de permeado 12 y de las descargas de permeado 11. En esta forma de realización preferente los colectores de permeado 12 y las descargas de permeado 11 están unidas al bastidor 31 mediante tirantes (que no están representados en las Figuras).

La Figura 5 muestra una vista en planta de un elemento de filtro 3 con esquinas redondeadas 10. A titulo de ejemplo se han reprensado seis orificios de descarga circulares 8, cada uno de cuyos orificios de descarga 8 se encuentra en el punto central de una zona de superficie de iguales dimensiones del elemento de filtro 3. En la representación de la Figura 5 las zonas de superficie están indicadas mediante líneas de trazos, correspondiendo cada zona de superficie a 1/6 del área del elemento de filtro 3. Las dimensiones del elemento de filtro 3 y el número y la posición de los orificios de descarga 8 se eligen de tal modo que las zonas de superficie que rodean los orificios de descarga 8 correspondan a una parte entera del área del elemento de filtro 3. Con el fin de distribuir uniformemente en toda la superficie de la membrana la presión diferencial a través de la membrana, las zonas de área cuadradas resultan especialmente convenientes. En una forma de realización preferente de la invención, la relación entre longitud L y anchura B del elemento de filtro 3 está dimensionada de tal modo que exista un denominador común T, es decir L/m = B/n = T, siendo m, n números enteros. Correspondientemente el área del elemento de filtro comprende m x n zonas de superficie

T2

cuadradas con un tamaño , estando dotada cada zona de superficie de un orificio de descarga 8 en posición centrada.

En la zona del borde 7, indicada en la Figura 5 por una línea de trazos y por el contorno, el elemento de filtro 3 está sellado de modo estanco a la presión. El sellado estanco a la presión está realizado en forma de una soldadura producida por ultrasonido o por medio de una costura pegada, cosida o de ensamblado, donde o bien las membranas exteriores 4 y 5 están unidas directamente con el elemento de drenaje 6, o las membranas exteriores 4 y 5 están directamente comunicadas entre sí. Para el sellado directo de las membranas 4 y 5 entre si es conveniente que el elemento de drenaje 6 sea ligeramente más pequeño que las membranas 4 y 5.

En una realización preferente de la costura pegada, las membranas exteriores 4 y 5 se sellan con el elemento de drenaje 6, para lo cual se sumergen los bordes o cantos del elemento de filtro en una masa fundida o solución, consistiendo la masa fundida o solución esencialmente del material de partida polímero de la membrana del filtro.

Las Figuras 6a y 6b muestran en una vista en perspectiva un orificio de descarga 8, con y sin el elemento de apoyo 15, que en este caso está realizado como disco de forma anular. El interfaz del orificio de descarga 8 y el elemento de drenaje 6 constituye un intersticio de drenaje 9 a través del cual pasa el permeado del espacio interior del elemento de filtro al elemento de conexión 13 y al drenaje de permeado 11. En el elemento de drenaje 6 conforme a la invención, en particular si está realizado como tejido o género no tejido polímero, el intersticio de drenaje 9 se puede estrechar o cerrar completamente por una pequeña fuerza que actúe localmente en dirección perpendicular a la superficie de la membrana 4. Un efecto negativo de esta clase se evita conforme a la invención por el elemento de apoyo 15, que distribuye sobre una superficie mayor las fuerzas que actúan localmente sobre el intersticio de drenaje y en dirección perpendicular a la membrana 4.

La Figura 7 muestra una vista en perspectiva de una forma de realización preferida del elemento de conexión 13, estando realizado el elemento de conexión 13 como tubo, dotado de una prolongación cilíndrica 14.

La vista parcial de un módulo del filtro 2 representada en sección en la Figura 8a muestra claramente la función de la prolongación 14 como medio para la alineación en el espacio y fijación de los elementos de conexión 13 entre dos orificios de descarga 8 opuestos entre sí, en elementos de filtro contiguos. El diámetro exterior de la prolongación cilíndrica 14 está dimensionado de tal modo que se pueda ensamblar con acoplamiento positivo con el elemento de apoyo 15. En una forma de realización preferente de la invención se intercala entre el elemento de apoyo 15 y el elemento de conexión 13 un elemento de junta 16, realizado como disco anular de goma. La prolongación 14 está dimensionada de tal modo que su longitud es mayor que el espesor del elemento de junta 16 y menor o igual al espesor total del elemento de junta 16 y del elemento de apoyo 15. De este modo se consigue una sujeción mecánicamente estable y estanca a la presión del elemento de conexión 13. El orificio de descarga 8 del primer elemento de filtro 3 en el módulo del filtro 2 está cerrado de modo estanco a la presión por su lado situado en el exterior mediante una tapa 24. En la Figura 7 se indica además el flujo del fluido que se trata de filtrar o el permeado, desde el colector de entrada al filtro a través de las membranas 4 y 5, el elemento de drenaje 6 y el elemento de conexión 13 al drenaje de permeado 11.

Un medio de montaje adicional 28 del ejemplo de realización representado en la Figura 8b comprende una varilla 29 y dos tuercas 30, estando dotada la varilla 29 de una rosca en ambos extremos. La varilla 29 pasa a través de unos orificios centrales 27 de una tapa 24 y de un elemento de conexión 25, y está fijada por medio de las tuercas 30. El elemento de conexión 25 presenta varios orificios de paso 26 a través de los cuales fluye el permeado a la descarga de permeado 11.

La tapa 24 y el elemento de conexión 25 están acoplados mecánicamente entre sí por medio del medio de montaje 28, de modo que el medio de montaje 28 ejerce entre la tapa 24 y el elemento de conexión 25 una fuerza de tracción perpendicular a la superficie de los elementos de filtro 3.

En la Figura 9 está representada una realización preferente del elemento de conexión

13. En este caso el elemento de conexión 13 es un tubo que está dotado en una superficie frontal con por lo menos tres distanciadores 40. La longitud de los distanciadores 40 supone entre el 90 y el 100% del espesor del elemento de filtro 3. Para alojar con ajuste de precisión los distanciadores 40, el elemento de filtro 3 está dotado de orificios distanciadores 41, estando dispuestos los orificios distanciadores 41 centrados alrededor de los orificios de descarga 8. La tapa 24 también se equipa convenientemente con distanciadores 40. Tanto durante el montaje de los módulos del filtro 2 como también durante el futuro funcionamiento, los distanciadores 40 limitan la compresión de los elementos de filtro elásticos 3, con lo cual se evitan daños mecánicos y el bloqueo parcial o total del flujo de permeado. Los distanciadores 40 son especialmente adecuados para una forma de realización sencilla de la invención en la que los elementos de conexión 13, la tapa 24 y el elemento de conexión 25 van pegados directamente a los elementos de filtro 3.

Otra forma de realización de la invención que no está representada en los dibujos se refiere al medio de montaje 28, que para limitar la compresión de los elementos de filtro 3 está dotada de un distanciador. El distanciador es en particular un tubo envolvente para el paso de la varilla 29, estando dimensionada la longitud del tubo envolvente de tal modo que la compresión de los elementos de filtro 3 sea inferior al 10% cuando el tubo envolvente está amarrado con ajuste de fuerza entre la tapa 24 y el elemento de conexión 25. En otra realización alternativa también conforme a la invención, el distanciador se compone de la varilla 29 y de una primera y segunda contratuerca. La primera y la segunda contratuerca están colocadas sobre las roscas de la varilla 29 de tal modo que forman un tope para la tapa 24 y para el elemento de conexión 25, estando dimensionada la distancia entre la primera y la segunda contratuerca de tal modo que la compresión de los elementos de filtro 3 sea inferior al

5 10%.

Claims

REIVINDICACIONES
1.
2.
3.
4.
5.

11

Dispositivo (1) para el fltrado de sustancias contenidas en líquidos mediante microfiltración, ultrafiltración y nanofiltración con una serie de módulos de filtrado (2) a base de elementos de filtro (3) que están realizados como bolsas de membrana planas y rodeadas del líquido (17) que se trata de filtrar, estando dispuestos los elementos de filtro (3) paralelos y distanciados entre sí, y comunicados entre sí mediante orificios de descarga (8) y elementos de conexión (13), con una evacuación de perneado (11) en cada módulo de filtrado (2) y un colector de perneado (12) al que están conectadas las evacuaciones de perneado (11) de los módulos de filtrado (2) caracterizado porque en cada elemento de filtro (3) está encerrado entre dos membranas exteriores (4, 5) un elemento de drenaje (6) de una o varias capas, unido de modo adherente en toda la superficie por ambas caras con las membranas (4, 5), y porque el elemento del filtro (3) está dotado de uno o varios orificios de descarga (8) rodeados de zonas de superficie del elemento de filtro (3) de iguales dimensiones, estando situado cada orificio de descarga (8) en el centro de la zona de superficie que lo rodea.

Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque la longitud y la anchura del elemento de filtro (3) están en una proporción de número entero y porque cada orificio de descarga (8) está situado en la superficie del elemento de filtro (3) en el punto central de una zona de superficie cuadrada de iguales dimensiones.

Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque los elementos de filtro (3) son flexibles.

Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque el elemento de drenaje (6) consiste en uno o varios tejidos a base de hilos, filamentos o alambres de polímeros o metal, uno o varios géneros no tejidos de polímeros o de una combinación de estos tejidos y géneros no tejidos.

Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque el elemento de drenaje (6) presenta una resistencia al flujo variable a lo largo de la superficie del elemento de filtro (3), donde la resistencia al flujo disminuye de forma continua o escalonada según disminuye la distancia a los orificios de descarga (8).
6.

Dispositivo según la reivindicación 5, caracterizado porque el espesor del elemento de drenaje (6) aumenta de forma continua o escalonada según disminuye la distancia a los orificios de descarga (8).
7.

Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque los elementos de filtro (3) presentan una zona del borde (7) en el que las membranas exteriores (4, 5) y el elemento de drenaje (6) forman un conjunto estanco a la presión.
8.

Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque los elementos de filtro (3) presentan una zona del borde (7) en el que las membranas exteriores (4, 5) están unidas entre sí de forma estanca a la presión.
9.

Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque los elementos de filtro (3) presentan esquinas redondeadas (10).
10.

Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque los elementos de filtro (3) están equipados con medios de fijación (23).
11.

Dispositivo según la reivindicación 10, caracterizado porque los medios de fijación (23) están realizados en forma de lazos.
12.

Dispositivo según la reivindicación 10, caracterizado porque los medios de fijación (23) están realizados como orificios estancos a la presión.
13.

Dispositivo según la reivindicación 11, caracterizado porque el módulo del filtro (2) está equipado con un bastidor (31) y porque los medios de fijación (23) están dispuestos en el bastidor (31).
14.

Dispositivo según la reivindicación 13, caracterizado porque el bastidor (31) va fijado en tres dimensiones y porque el colector de permeado (12) y la descarga de permeado

(11) están montados en el bastidor (31).
15.

Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque cada orificio de descarga

(8) está equipado por las dos caras exteriores del elemento de filtro (3) con sendos elementos de apoyo (15) de un polímero o de un metal.
16.

Dispositivo según la reivindicación 1 ó 15, caracterizado porque los elementos de contiguos (3) están unidos entre sí de modo estanco a la presión mediante elementos de conexión (13), donde cada elemento de conexión (13) va conectado a dos orificios de descarga (8) opuestos entre sí en los elementos de filtro contiguos (3).
17.

Dispositivo según la reivindicación 16, caracterizado porque el elemento de conexión

(13) es de un polímero o de metal.
18.

Dispositivo según la reivindicación 1 ó 15, caracterizado porque el orificio de descarga

(8)

va cerrado por la cara exterior del primer elemento de filtro (3) del módulo del filtro

(2)

de forma estanca a la presión por medio de una tapa (24).
19.

Dispositivo según la reivindicación 1 ó 15, caracterizado porque el orificio de descarga

(8) va conectado a la descarga de permeado (11) por la cara exterior del último elemento de filtro (3) del módulo filtrante (2) de modo estanco a la presión.
20.

Dispositivo según la reivindicación 1 ó 15, caracterizado porque el orificio de descarga

(8) está conectado de modo estanco a la presión a la descarga de permeado (11) por la cara exterior del último elemento de filtro (3) del módulo del filtros (2) mediante un elemento de conexión (25).
21.

Dispositivo según las reivindicaciones 18 y 20, caracterizado porque la tapa (24) y el elemento de conexión (25) están acoplados entre sí de forma mecánica a través de un medio de montaje (28), ejerciendo el medio de montaje (28) una fuerza de tracción entre la tapa (24) y el elemento de conexión (25), que es perpendicular a la superficie de los elementos de filtro (3).
22.

Dispositivo según la reivindicación 21, caracterizado porque el medio de montaje (28) se compone de una varilla (29) y de dos tuercas (30), de metal o plástico, porque la varilla (29) presenta en ambos extremos roscas para las tuercas (30), porque la tapa

(24) y el elemento de conexión (25) están dotados cada uno de un orificio central para pasar con acoplamiento positivo la varilla (29), y porque el elemento de conexión (25) presenta varios orificios de paso (26) para la transferencia del permeado a la descarga de permeado (11).
23.

Dispositivo según las reivindicaciones 16 a 22, caracterizado porque entre los

elementos de filtro (3) y los elementos de conexión (13), entre el primer elemento de filtro (3) y las tapas (24), y entre el último elemento de filtro (3) y la descarga de permeado (11) o los elementos de conexión (25) está situado en cada uno un elemento de junta (16) de un material elastómero.
24.

Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque el orificio de descarga (8) tiene forma circular.
25.

Dispositivo según la reivindicación 15, caracterizado porque el elemento de apoyo (15) es un disco de forma anular.
26.

Dispositivo según la reivindicación 16, caracterizado porque el elemento de conexión

(13) es un tubo.
27.

Dispositivo según la reivindicación 23, caracterizado porque el medio de sellado (16) es un disco de forma anular.
28.

Dispositivo según la reivindicación 26, caracterizado porque el elemento de conexión

(13) de forma tubular presenta en ambos extremos frontales una prolongación cilíndrica (14), estando dimensionado el diámetro exterior de la prolongación (14) de tal modo que la prolongación (14) encaja con ajuste positivo en el elemento de apoyo (15) de forma anular, porque el diámetro interior de la prolongación (14) es igual al diámetro interior del elemento de conexión (13) y porque la longitud de la prolongación (14) es mayor que el espesor del medio de sellado (16) y menor / igual al espesor total del elemento de apoyo (15) y el medio de sellado (16).
29.

Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque la descarga de permeado

(11) está equipada con un acoplamiento (18).
30.

Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque el colector de permeado

(12)

está formado a base de una conducción principal (22) y conducciones de conexión

(19)

para los módulos del filtro (2).
31.

Dispositivo según la reivindicación 30, caracterizado porque cada conducción de conexión (19) está equipada con una válvula (21) y un alojamiento de acoplamiento (20)

para el acoplamiento (18).
32.

Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque el elemento de conexión

(13) es un tubo que en una superficie extrema presenta tres o más distanciadores (40) dispuestos equidistantes entre sí, porque la longitud de los distanciadores (40) está aproximadamente entre el 90 y 100% del espesor de los elementos de filtro (3), y porque alrededor de todos los orificios de descarga (8) de cada elemento de filtro (3) están dispuestos tres o más orificios distanciadores (41) para alojar con ajuste de precisión los distanciadores (40).
33.

Dispositivo según la reivindicación 32, caracterizado porque la tapa (24) está equipada con tres o más distanciadores (40).
34.

Dispositivo según la reivindicación 32, caracterizado porque el medio de montaje (28) está equipado con un distanciador para limitar la compresión de los elementos de filtro (3).
35.

Dispositivo según la reivindicación 34, caracterizado porque el distanciador es un tubo envolvente que es atravesado por la varilla (29), estando dimensionada la longitud del tubo envolvente de tal modo que la compresión de los elementos de filtro (3) sea inferior al 10% cuando el tubo envolvente se amarra con acoplamiento de fuerza entre la tapa

(24) y el elemento de conexión (25).
36.

Dispositivo según la reivindicación 34, caracterizado porque el distanciador comprende la varilla (29) y una primera y una segunda contratuerca, porque la primera y la segunda contratuerca están posicionadas sobre las roscas de la varilla (29), porque la primera contratuerca forma un tope para la tapa (24) y la segunda contratuerca un tope para el elemento de conexión (25), estando dimensionada la distancia entre la primera y la segunda contratuerca de tal modo que la compresión de los elementos de filtro (3) sea inferior al 10%.