ES2356953B1 - SYSTEM OF FLOATING OF PARTICLES, FLOCKS AND FANGES APPLIED TO THE PRE-TREATMENT OF WATER FOR PROCESSES BY REVERSE OSMOSIS. - Google Patents
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Abstract
Sistema de flotación de partículas, flóculos y fangos aplicado al pretratamiento de aguas para procesos por ósmosis inversa.Flotation system of particles, flocs and sludge applied to water pretreatment for osmosis processes inverse
El sistema incluye en principio celdas, cada una de las cuales está llena de agua sucia con elementos contaminantes a separar, tales como partículas, flóculos y fangos que llega por un conducto de entrada.The system includes in principle cells, each of which is filled with dirty water with contaminants to separate, such as particles, flocs and sludge that arrives by a inlet duct
Se caracteriza porque separa el agua de los elementos contaminantes que no flotan mediante unas membranas sumergidas dentro de cada celda, de manera que para ello se crea un flujo de agua hacia el interior de las membranas y del interior de las mismas al exterior de la celda a través de un conducto para recoger el agua limpia de esos elementos contaminantes.It is characterized by separating water from pollutants that do not float through membranes submerged within each cell, so that for this purpose a water flow into the membranes and inside the same outside the cell through a conduit to collect clean water from those polluting elements.
Incluye además unos característicos medios para la limpieza y lavado de las membranas que facilitan la ascensión y flotación de los elementos contaminantes para ser recogidos después.It also includes some characteristic means to the cleaning and washing of the membranes that facilitate the ascent and flotation of pollutants to be collected after.
Description
Sistema de flotación de partículas, flóculos y fangos aplicado al pretratamiento de aguas para procesos de ósmosis inversa.Flotation system of particles, flocs and sludge applied to water pretreatment for osmosis processes inverse
La presente invención, según se expresa en el enunciado de esta memoria descriptiva, se refiere a un sistema de flotación de partículas, flóculos y fangos aplicado al pretratamiento de aguas para procesos por ósmosis inversa destinado a separar las partículas, flóculos y fangos mediante un efecto combinado de presurización de aire y membranas de micro y ultrafiltración.The present invention, as expressed in the set forth in this specification, refers to a system of flotation of particles, flocs and sludge applied to water pretreatment for reverse osmosis processes intended to separate particles, flocs and sludge through an effect combined air pressurization and micro membranes and ultrafiltration
Así pues, el objetivo de la invención es conseguir una efectiva y práctica separación de las partículas, flóculos y fangos sin interrumpir ni detener el proceso.Thus, the objective of the invention is achieve effective and practical separation of particles, flocs and sludge without interrupting or stopping the process.
En algunas ocasiones se utiliza como sistema de separación el sistema de flotación mediante aire presurizado para hacer flotar partículas, flóculos o fangos que proceden de un tratamiento de coagulación-floculación o que ya están incorporados en el agua bruta a tratar, preferentemente procedentes de un proceso de coagulación-floculación.Sometimes it is used as a system of flotation system separation by pressurized air to float particles, flocs or sludge that come from a coagulation-flocculation treatment or that already are incorporated in the raw water to be treated, preferably coming from a process of coagulation-flocculation.
El sistema tradicional, como en el descrito en la patente nº WO 9315021, consta de unas celdas donde existe una distribución del agua con los flóculos y un sistema de boquillas de distribución de aire presurizado, de manera que éste entra en la celda en forma de finas burbujas. Las mencionadas burbujas de aire se adhieren a los flóculos o partículas, confiriendo a éstas una densidad menor que la del agua (de mar o salobre) obteniéndose un movimiento ascensional de los flóculos o partículas, llevándolas hasta una zona superior de las celdas, donde son posteriormente evacuados a una cámara de recogida de las partículas, flóculos o fangos flotados.The traditional system, as described in Patent No. WO 9315021, consists of cells where there is a water distribution with flocs and a nozzle system pressurized air distribution, so that it enters the cell in the form of fine bubbles. The mentioned air bubbles adhere to the flocs or particles, giving them a density lower than that of water (sea or brackish) obtaining a ascensional movement of the flocs or particles, carrying them to an upper area of the cells, where they are subsequently evacuated to a collection chamber of particles, flocs or floated sludge.
En algunos casos se coloca en la parte inferior de la correspondiente celda, y por debajo de la distribución del agua con partículas, flóculos y fangos y de la red de distribución de aire presurizado, un lecho de material filtrante de diversas clases: arena, antracita, arcilla, granate, etc., que actúa como filtro mecánico. Como es muy difícil que exista una uniformidad de tamaño de los elementos contaminantes a separar (partículas, flóculos y fangos), algunos de ellos en lugar de flotar con el aire descienden hacia el fondo de la celda y se depositan en el medio filtrante.In some cases it is placed at the bottom of the corresponding cell, and below the distribution of water with particles, flocs and sludge and from the distribution network of pressurized air, a bed of various filtering material classes: sand, anthracite, clay, garnet, etc., which acts as mechanical filter As it is very difficult for a uniformity of size of the pollutants to be separated (particles, flocs and sludge), some of them instead of floating with the air descend to the bottom of the cell and deposit in the middle filter.
El agua es obligada a pasar por el lecho filtrante produciéndose la separación de los elementos contaminantes. Cuando el medio filtrante llega a una pérdida de carga preestablecida, se produce el lavado de dicho medio mediante agua, aire, o una combinación simultánea de aire y agua.Water is forced to pass through the bed filter producing the separation of the elements pollutants When the filter medium reaches a loss of preset load, the washing of said medium is produced by water, air, or a simultaneous combination of air and water.
Para ello es preciso parar el proceso de separación de los elementos contaminantes y vaciar todo el dispositivo con la correspondiente pérdida de agua filtrada y por tanto disminución de la conversión del sistema de separación. Esta limpieza se realiza cada 8 a 24 horas y los ciclos de lavado suelen durar de una a dos horas aproximadamente. Además cuando se realiza el lavado a contracorriente en estos filtros granulares, el agua y aire de lavado atraviesan el lecho filtrante expandiéndolo y obligando a una fricción entre los granos del medio filtrante, por lo que el sistema de filtrado pierde características.For this it is necessary to stop the process of separation of the pollutants and empty all the device with the corresponding loss of filtered water and by both decrease in the conversion of the separation system. This cleaning is done every 8 to 24 hours and washing cycles are usually last about one to two hours. Also when it is done backwashing in these granular filters, water and washing air pass through the filter bed expanding it and forcing friction between the grains of the filter medium, by what the filtering system loses characteristics.
Consiste en un sistema de flotación con distribución de agua con partículas, flóculos y fangos constitutivos de los elementos contaminantes, procedentes de un proceso de coagulación (floculación de agua a tratar mediante boquillas cónicas).It consists of a flotation system with water distribution with particles, flocs and constituent sludge of the polluting elements, coming from a process of coagulation (flocculation of water to be treated by nozzles conical).
El sistema incorpora una red de aire presurizado y unas boquillas de material poroso para que creando microburbujas de tamaño controlado que son las encargadas de incorporarse a los elementos contaminantes, para producir así la diferencia de densidades suficientes y ascender a la superficie libre del flotador.The system incorporates a network of pressurized air and some porous material nozzles so that creating microbubbles of controlled size that are responsible for joining the pollutants, to produce the difference of sufficient densities and ascend to the free surface of the float.
En la parte inferior de la celda donde se encuentra el contenido del agua con los elementos contaminantes y por debajo de la red de distribución de aire, el dispositivo objeto de la patente lleva montados unos bastidores de membranas planas, de fibra hueca o cartuchos de microfiltración o ultrafiltración. Estos bastidores de membranas tienen como misión separar los elementos contaminantes que por ser más densos que el agua, no flotan y entonces sedimentan. La corriente de agua que se produce por efecto del flujo de filtración de las membranas hace que los elementos contaminantes queden retenidos en la superficie de las citadas membranas.In the lower part of the cell where you find the water content with the pollutants and below the air distribution network, the target device of the patent has mounted flat membrane racks, of hollow fiber or microfiltration or ultrafiltration cartridges. These membrane racks have the mission of separating the elements pollutants that, because they are denser than water, do not float and Then they settle. The water flow that is produced by effect of the filtration flow of the membranes makes the elements contaminants are retained on the surface of the aforementioned membranes
Estas pueden trabajar aprovechando la gravedad o bien por succión, eligiendo cada una de estas técnicas según convenga. Cuando las membranas llegan a un valor determinado de pérdida de carga, se produce entonces un lavado con agua a contracorriente (desde dentro hacia fuera de cada módulo o cartucho de membrana) de las mismas durante algunos segundos. Al mismo tiempo y mediante una red de aire montada en la parte inferior del bastidor de membranas, produce un barrido con aire mediante burbuja gruesa de la superficie de las membranas, para ayudar a desprender los elementos contaminantes adheridos a dicha superficie de las membranas. La introducción de burbuja gruesa que asciende hacia la superficie libre de la correspondiente celda de flotación ayuda a desplazar la torta de elementos contaminantes formada en dicha superficie libre del líquido evacuándola hacia una arqueta de recogida de fangos.These can work taking advantage of gravity or well by suction, choosing each of these techniques according to agree. When the membranes reach a certain value of loss of load, then a water wash occurs at countercurrent (from inside to outside each module or cartridge membrane) of them for a few seconds. At the same time and by an air network mounted on the bottom of the frame of membranes, produces a sweeping with air by thick bubble of the surface of the membranes, to help detach the contaminating elements adhered to said surface of the membranes The introduction of thick bubble that ascends towards the free surface of the corresponding flotation cell helps move the cake of contaminating elements formed in said free surface of the liquid evacuating it towards a casket of sludge collection
Este aparato de la invención, como no es necesario vaciar la celda de flotación, se tiene la ventaja de que no se pierde prácticamente agua y por tanto la conversión del flotador es más alta que en un flotador convencional.This apparatus of the invention, as it is not it is necessary to empty the flotation cell, it has the advantage that practically no water is lost and therefore the conversion of Float is higher than in a conventional float.
En este sistema de la invención los tiempos de lavado programados serán cada 30 ó 60 minutos durante 20 ó 40 segundos.In this system of the invention the times of Scheduled washing will be every 30 or 60 minutes for 20 or 40 seconds.
Así pues las características de la invención que nos ocupa son las siguientes:Thus the characteristics of the invention that we are dealing with are the following:
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- Un sistema de flotación que separa el agua de los elementos contaminantes que no flotan mediante membranas sumergidas en el fondo de la celda correspondiente y que trabajan por succión o gravedad.A flotation system that separates water from the elements pollutants that do not float using membranes submerged in the background of the corresponding cell and working by suction or gravity.
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- El aire inyectado inferiormente por debajo de las membranas para la limpieza de las mismas ayuda a evacuar los elementos contaminantes flotados hasta la arqueta o canal de recogida diseñado a tal efecto.He air injected inferiorly below the membranes for cleaning them helps evacuate contaminants floated up to the cassette or collection channel designed for such effect.
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- Permite una alta concentración de los elementos contaminantes en el seno del agua contenida en la celda respectiva, debido a que los elementos contaminantes que se desprenden de la superficie de las membranas durante los retrolavados se mantienen en su interior.It allows a high concentration of pollutants in the water contained in the cell respective, because the pollutants that are they detach from the surface of the membranes during Backwash is kept inside.
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- Otra característica es que al acumular los elementos contaminantes desprendidos de las membranas durante los retrolavados, se permite que tales elementos contaminantes sean más uniformes de tamaño facilitando su flotación.Other characteristic is that by accumulating the polluting elements detached from membranes during backwashing, it is allowed that such pollutants be more uniform in size facilitating its flotation.
- --
- La alta concentración de los elementos contaminantes que se puede mantener dentro del aparato beneficia la absorción de materias coloidales separándolas mucho mejor del agua.The high concentration of contaminants that can be keeping inside the device benefits the absorption of materials colloidal separating them much better from the water.
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- Por último cabe señalar que la alta concentración de los elementos contaminantes que es posible mantener dentro de cada celda, permite obtener una mejor calidad del agua.By last it should be noted that the high concentration of the elements pollutants that can be kept inside each cell, allows Get better water quality.
A continuación para facilitar una mejor comprensión de esta memoria descriptiva y formando parte integrante de la misma se acompañan unas figuras en las que con carácter ilustrativo y no limitativo se ha representado el objeto de la invención.Next to facilitate a better understanding of this descriptive report and being an integral part of the same accompany some figures in which with character illustrative and not limiting the object of the invention.
Figura 1.- Muestra una vista frontal de una celda o carcasa que forma parte del sistema de flotación de partículas, flóculos y fangos aplicado al pretratamiento de aguas para procesos por ósmosis inversa, objeto de la invención.Figure 1.- Shows a front view of a cell or housing that is part of the flotation system of particles, flocs and sludge applied to water pretreatment for reverse osmosis processes, object of the invention.
Figuras 2 y 3.- Muestran unas vistas esquemáticas del funcionamiento de un característico grupo de membranas sumergidas en el seno del agua contenida en la celda.Figures 2 and 3.- Show views schematics of the operation of a characteristic group of membranes submerged in the water contained in the cell.
Considerando la numeración adoptada en las figuras, el sistema de flotación de partículas, flóculos y fangos está asociado a unas celdas, cada una de las cuales está limitada por una carcasa 14, a cuyo interior llega el agua sucia con los elementos contaminantes, tales como partículas, flóculos y fangos, entrando por una tubería la una cámara superior de separación 11 a través de una boca cónica terminal 9 que apunta hacia arriba.Considering the numbering adopted in the figures, the flotation system of particles, flocs and sludge is associated with some cells, each of which is limited through a housing 14, inside which dirty water arrives with the pollutants, such as particles, flocs and sludge, entering the upper separation chamber 11 through a pipe through a conical mouth terminal 9 pointing up.
Esa boca cónica 9 se encarga de distribuir la mezcla de agua sucia en el interior de la celda respectiva.That conical mouth 9 is responsible for distributing the Dirty water mixture inside the respective cell.
Por debajo de la boca cónica 9 existe una tubería de entrada de aire y agua presurizados 4, distribuyéndose mediante una boquilla terminal difusora 10 que proporciona unas burbujas de tamaño controlado que se encargan de incorporarse a las partículas, flóculos y fangos captando estos elementos contaminantes para producir la diferencia de densidad suficiente para ascender a la superficie de la cámara superior 11 creando una torta de flóculos, partículas y fangos que se desplazará hacia una arqueta o canal 7 de recogida de fangos flotados para ser evacuada, arqueta 7 situada por encima de la boca cónica 9.Below the conical mouth 9 there is a pressurized air and water inlet pipe 4, distributing by means of a diffuser terminal nozzle 10 which provides some bubbles of controlled size that are responsible for joining the particles, flocs and sludge capturing these polluting elements to produce the difference in density sufficient to ascend to the surface of the upper chamber 11 creating a cake of flocs, particles and sludge that will move towards a chest or channel 7 for collecting floated sludge to be evacuated, box 7 located above the conical mouth 9.
Los elementos contenidos en el seno del agua que no ascienden a la superficie de la cámara superior 11 son separados por unas membranas inferiores 12, 12', 12'' ubicadas por debajo de la boquilla difusora de aire y agua 10, membranas de microfiltración/ultrafiltración que pueden ser de fibra hueca reforzada 12, membrana plana 12' ensamblada sobre un marco o bien membrana en forma da cartucho 12''.The elements contained within the water that do not amount to the surface of the upper chamber 11 are separated by lower membranes 12, 12 ', 12' 'located below the air and water diffuser nozzle 10, membranes of microfiltration / ultrafiltration that can be hollow fiber reinforced 12, flat membrane 12 'assembled on a frame or 12 '' cartridge shaped membrane.
En todos los casos las membranas están situadas en una parte inferior de la celda, a la vez que están montadas sobre un bastidor 13.In all cases the membranes are located in a lower part of the cell, while they are mounted on a frame 13.
El flujo de agua con los flóculos, partículas y fangos es obligado a pasar a través de las membranas 12, 12', 12'' (Figura 2), mediante una bomba de succión no representada en las figuras o bien por gravedad a través de una conducción 5 donde desembocan las membranas por su parte superior, obteniéndose por esta conducción el agua tratada. El desplazamiento de fangos se realiza por agua tratada que se impulsa mediante una bomba (no representada en las figuras) por una entrada superior 3 correspondiente con el borde libre del agua contenida en la celda. Dicha entrada superior 3 se encuentra evidentemente por encima de la arqueta o canal 7 de recogida de los fangos desplazados.Water flow with flocs, particles and sludge is forced to pass through membranes 12, 12 ', 12' ' (Figure 2), by means of a suction pump not shown in the figures or by gravity through a conduction 5 where the membranes end at the top, obtained by This conduction treated water. Sludge displacement is performed by treated water that is driven by a pump (no represented in the figures) by a top entry 3 corresponding to the free edge of the water contained in the cell. Said upper entry 3 is evidently above the casket or channel 7 for collecting displaced sludge.
Para evitar el ensuciamiento irreversible de las membranas 12, 12', 12'' se efectúa un retrolavado de las mismas a intervalos que oscilan entre 20 ó 60 minutos y durante un tiempo que puede oscilar entre 20 y 40 segundos. Esta operación consiste en hacer pasar agua, proveniente de una fuente exterior, tal como por ejemplo agua filtrada almacenada en un depósito a tal efecto, agua que circula desde dentro hacia fuera de las membranas (Fig. 3). Durante esta operación se introduce simultáneamente aire a través de una red inferior 6. El aire introducido durante este intervalo de tiempo fricciona con las membranas ayudando a desprender los elementos contaminantes adheridos a la superficie exterior de las citadas membranas, devolviendo los elementos contaminantes y el agua introducida por el interior de las membranas hacia la cámara de separación superior 11. Como el aire introducido en esta operación es de burbuja gruesa, se produce entonces una turbulencia en la superficie del agua de la cámara de separación 11 desviando los elementos contaminantes hacia el canal de recogida de fangos flotados 7.To avoid irreversible fouling of membranes 12, 12 ', 12' 'a backwash of them is carried out at intervals ranging between 20 or 60 minutes and for a time that It can range between 20 and 40 seconds. This operation consists of run water from an outside source, such as by example filtered water stored in a tank for this purpose, water circulating from inside to outside the membranes (Fig. 3). During this operation, air is introduced simultaneously through a lower network 6. The air introduced during this interval of time rubs against the membranes helping to detach the pollutants adhered to the outer surface of the cited membranes, returning pollutants and water introduced inside the membranes into the chamber of upper separation 11. As the air introduced in this operation It is thick bubble, then there is a turbulence in the water surface of the separation chamber 11 deflecting the polluting elements towards the sludge collection channel floated 7.
La celda puede vaciarse si se requiere por una conducción inferior 2 establecida en proximidad al fondo de la celda. Esta incluye además una boca de acceso de revisión 8 para llevar a cabo una limpieza manual, montaje y desmontaje de accesorios del bastidor de membranas, etc.The cell can be emptied if required by a lower conduit 2 established in proximity to the bottom of the cell. This also includes a revision 8 access point for carry out manual cleaning, assembly and disassembly of membrane frame accessories, etc.
Así pues la novedad de la invención consiste esencialmente en la incorporación a un sistema de filtración por flotación de aire un filtrado inferior por membranas de fibra hueca, membrana plana o membrana cilíndrica (cartucho) que trabajan por succión o gravedad siendo el sistema de limpieza mediante un lavado a contracorriente con agua, ya filtrada y almacenada en un depósito al efecto, y un barrido de aire procedente de una red situada debajo de las membranas, de manera que el agua se separa de los elementos contaminantes que no flotan.Thus the novelty of the invention consists essentially in the incorporation into a filtration system by air flotation a lower filtrate by hollow fiber membranes, flat membrane or cylindrical membrane (cartridge) that work by suction or gravity being the cleaning system by washing countercurrent with water, already filtered and stored in a tank for that purpose, and a sweep of air from a network located below of the membranes, so that water separates from the elements pollutants that do not float.
La entrada de aire inferior y el proceso de retrolavado para la limpieza de las membranas se realiza simultáneamente, al menos durante un espacio de tiempo común.The lower air inlet and the process of backwashing for membrane cleaning is done simultaneously, at least for a common period of time.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FA2A | Application withdrawn |
Effective date: 20101214 |
|
| FG2A | Definitive protection |
Ref document number: 2356953 Country of ref document: ES Kind code of ref document: B1 Effective date: 20120125 |