ES2362254T3

ES2362254T3 - Procedimiento de gestión avanzada de una unidad de filtración por membrana, e instalación para la realización del procedimiento.

Info

Publication number: ES2362254T3
Application number: ES08867103T
Authority: ES
Inventors: Chrystelle Langlais
Original assignee: Degremont SA
Current assignee: Suez International SAS
Priority date: 2007-10-19
Filing date: 2008-10-14
Publication date: 2011-06-30
Anticipated expiration: 2028-10-14
Also published as: ATE501779T1; EP2203243B1; AU2008345533A1; EP2203243A1; WO2009083670A1; CA2702681A1; DE602008005630D1; FR2922466A1; FR2922466B1; PT2203243E; US20100282679A1

Abstract

Procedimiento de gestión avanzada de una unidad de filtración por membrana, aplicado al tratamiento de un efluente, realizando una microcoagulación por membrana que consiste en inyectar río arriba de la membrana una dosis de reactivo(s) de coagulación de 30 a 80 veces inferior a la dosis (X) que anula el potencial Zeta del efluente, caracterizado porque: - se miden, como variables de entrada, magnitudes que definen la calidad del efluente a tratar y magnitudes que definen el estado de ensuciamiento de la membrana; - se sitúa el punto de funcionamiento del procedimiento de microcoagulación a partir de los resultados de las mediciones precedentes y se determinan los umbrales para las variables de entrada cuyo sobrepase debe desencadenar la microcoagulación, - y, según los resultados de las mediciones y de la comparación de las variables de entrada con los umbrales respectivos, se activa la inyección del/de los reactivo(s) de coagulación.

Description

[0001] La invención se refiere a un procedimiento de gestión avanzada de una unidad de filtración por membrana, aplicado para el tratamiento de cualquier efluente, utilizando una microcoagulación por membrana según la patente EP 1 239.943, procedente de la solicitud WO 01/41906, de la cual es titular la Firma solicitante.

[0002] La prevención del atascamiento de las membranas de micro-, ultra-, nano-e hiperfiltración para el tratamiento de los líquidos tales como, particularmente, las aguas de superficie, las aguas residuales o las aguas de mar, es un reto técnico y económico principal bien conocido por el experto en la materia.

[0003] Para responder a este objetivo, la Firma solicitante es titular de la patente EP 1 239.943 que consiste en inyectar río arriba de la membrana, uno o más reactivos de coagulación a una dosis muy pequeña, sin llegar a las prácticas del experto en la materia, a saber de 30 a 80 veces inferior a la dosis óptima del “jar test” (ensayo de coagulación) que anula el potencial Zeta. La inyección del/de los reactivo(s) realizada según EP 1.239.943 induce una reducción significativa del ensuciamiento de la membrana, que se traduce por un aumento de la permeabilidad de la membrana, es decir del caudal de efluente que pasa por la unidad de superficie (m2) de la indicada membrana, para una presión transmembranar normalizada de 1 bar, a una temperatura dada.

[0004] El documento EP 1 239.943 muestra una microcoagulación según un margen de dosificado que asegura un funcionamiento satisfactorio, sin asegurar no obstante una optimización del dosificado. Se produce con ello, para un dosificado no optimizado en el indicado margen, rendimientos de la membrana inferiores a los que es posible alcanzar. Además, en el caso de un sobredosificado del reactivo en el indicado margen se produce un sobrecoste económico y riesgo de taponado de la membrana.

[0005] La presente invención tiene por objeto, sobretodo, optimizar en tiempo real la dosis inyectada del o de los reactivo(s) de coagulación, en la puesta en práctica del procedimiento de microcoagulación por membrana definido anteriormente, integrando en continuo las variaciones de la calidad del efluente y/o de los retornos de marcha del procedimiento y de la instalación que utiliza este procedimiento.

[0006] La invención trata de lograr estos objetivos con el fin de obtener en tiempo real rendimientos casi óptimos de la membrana de forma automática, evitando o suprimiendo toda intervención humana. Por eso, la presente invención se refiere a un procedimiento de conducción optimizado, fiabilizado y asegurado por una unidad de filtración por membrana.

[0007] Un procedimiento según la invención de gestión avanzada de una unidad de filtración, aplicado al tratamiento de cualquier efluente, que utiliza una microcoagulación por membrana, consiste en inyectar río arriba de la membrana una dosis de reactivo(s) de coagulación de 30 a 80 veces inferior a la dosis que anula el potencial Zeta del efluente, y se caracteriza porque:

-se miden, como variables de entrada, magnitudes que definen la calidad del efluente y magnitudes que

definen el estado de ensuciamiento de la membrana;

-se sitúa el punto de funcionamiento del procedimiento de microcoagulación a partir de los resultados de las

mediciones precedentes y se determinan umbrales para las variables de entrada cuyo paso debe

desencadenar la microcoagulación,

-y, según los resultados de las mediciones y de la comparación de las variables de entrada con los umbrales

respectivos, se pilota la inyección del/de los reactivo(s) de coagulación.

[0008] De preferencia, las magnitudes medidas para definir la calidad del efluente a tratar comprenden al menos una de las magnitudes siguientes:

-la temperatura, -el contenido en materia orgánica, en particular mediciones del COT y/o de la absorbancia de UV y/o del índice de atascamiento, -el contenido en materias en suspensión y/o coloidales, en particular mediciones de la turbidez y/o del potencial Zeta y/o el recuento de partículas.

[0009] Las magnitudes medidas para definir el estado de ensuciamiento de la membrana comprenden, ventajosamente, al menos las magnitudes siguientes:

-el caudal instantáneo QEB del efluente tratado por la fase de membrana;

-el caudal de inyección QR del o de los reactivos de coagulación;

-la presión transmembranar PTM.

[0010] De preferencia, el punto de funcionamiento se sitúa por determinación del reactivo adaptado al efluente medido y por determinación del margen de variación de la dosis de reactivo.

[0011] El punto de funcionamiento puede situarse a partir de una tabla de parametrado que hace corresponder con tipos de efluentes, definidos por márgenes de valores de magnitudes características, reactivos de coagulación adaptados y márgenes de dosificado apropiados.

[0012] El punto de funcionamiento puede determinarse por un sistema experto que selecciona el/los reactivos apropiados al efluente medido, y determina con ello, por modelización, la gama de variación de dosificado para tender al punto de funcionamiento óptimo.

[0013] El dosificado del reactivo puede regularse por servomando sobre el caudal de efluente tratado.

[0014] Ventajosamente, el dosificado del reactivo puede asegurarse por regulación con inyección de una dosis mínima y aumento paso a paso de la dosis por tanto tiempo como el aumento de la dosis produzca un aumento de la permeabilidad de la membrana, y detenga el aumento de la dosis inyectada de reactivo cuando una disminución de la permeabilidad de la membrana le sigue a un aumento de la dosis.

[0015] Se puede regular la inyección del/de los reactivo(s) de coagulación en función de los retornos de funcionamiento de la membrana, significativos de su ensuciamiento, para tender al punto de funcionamiento óptimo.

[0016] Cuando se emite una duda sobre la validez o la representatividad de una de las señales de entrada o cuando se produce una anomalía en los retornos de funcionamiento, el pilotaje de la unidad de membrana puede realizarse según un modo de gestión de repliegue de la estación. El modo de gestión de repliegue es una gestión por servomando con una relación de tratamiento fijo. En variante, el modo de gestión de repliegue es una parada de la puesta en práctica de la indicada invención.

[0017] Ventajosamente, se adapta según las consignas los parámetros de funcionamiento de la membrana tratando de eliminar/controlar/dominar la acumulación de materia en la proximidad de la membrana. Los parámetros de funcionamiento preferentemente ajustados son el procedimiento, el tiempo y la frecuencia de los retrolavados y de los lavados así como la elección de los reactivos asociados. Así, por ejemplo, retrolavados difásicos impulsados tales como se han descrito por la Patente FR 2.867.394, de la cual es titular la Firma solicitante, podrán ventajosamente ser utilizados. Del mismo modo, la naturaleza del/de los reactivo(s) de lavado se seleccionará por sus propiedades oxidantes o quelatantes o ácido-básicas por ejemplo para favorecer la eliminación del/de los reactivo(s) de coagulación utilizados según la presente invención.

[0018] Se puede también adaptar según las consignas los parámetros de funcionamiento de la hilera de tratamiento, particularmente la gestión de los desechos que contienen el/los reactivos de coagulación. En efecto, la presencia de reactivo(s) de coagulación en las aguas de lavado de la membrana inducida por la realización de la presente invención, puede ser problemática para un desecho directo al medio ambiente o un reciclado en la hilera de tratamiento. En este caso, puede existir la necesidad de iniciar una hilera de tratamiento específico de estas aguas de lavado. Estos tratamientos son conocidos del experto en la materia, y recurren a técnicas de decantación o flotación o centrifugación o filtración, sobre medios, sobre rejilla, sobre tela o sobre membrana por ejemplo.

[0019] La invención se refiere igualmente a una instalación para la realización del procedimiento, que comprende al menos una unidad de filtración por membrana, aplicada al tratamiento de un efluente, realizando una microcoagulación por membrana que comprende medios para inyectar río arriba de la membrana una dosis de reactivo(s) de coagulación de 30 a 80 veces inferior a la dosis que anula el potencial Zeta del efluente, caracterizada porque comprende un conjunto de control que incluye:

-medios de medición, como variables de entrada, de las magnitudes que definen la calidad del efluente a

tratar y magnitudes que definen el estado de ensuciamiento de la membrana;

-una unidad para situar el punto de funcionamiento del procedimiento de microcoagulación a partir de los

resultados de las mediciones precedentes y para determinar umbrales para las variables de entrada cuyo

paso debe desencadenar la microcoagulación,

-un módulo de análisis de los resultados de mediciones y de comparación de las variables de entrada con

los umbrales respectivos,

-y un módulo para pilotar la inyección del/de los reactivo(s) de coagulación.

[0020] La unidad puede comprender un bloque asignado a las variables de entrada de procedimiento y un bloque al cual son enviadas informaciones sobre las magnitudes de entrada específicas a la o a las membranas utilizadas, a saber datos de funcionamiento de las membranas/retorno de marcha.

[0021] El bloque asignado a las variables de entrada recibe informaciones proporcionadas por la medición de magnitudes características de la calidad del efluente río arriba de la membrana que comprende al menos una de las

magnitudes siguientes: -la temperatura del efluente, proporcionada por un sensor; -el contenido en materia orgánica del efluente proporcionado por un sensor por medición del COT (carbono

orgánico total) y/o la absorbancia UV y/o el índice de atascamiento, -el contenido en materias en suspensión y/o coloidales, proporcionado por un sensor, por mediciones de la turbidez y/o del potencial Zeta y/o por recuento de partículas,

estando los sensores dispuestos dentro del conducto de entrada del efluente.

[0022] El bloque, al cual son enviadas informaciones sobre magnitudes de entrada específicas a la o las membranas utilizadas, recibe informaciones proporcionadas por la medición de magnitudes características del estado de la membrana, que comprende al menos las magnitudes siguientes:

-el caudal instantáneo (QEB) del efluente tratado en la fase de membrana proporcionado por un medidor de caudal instalado en el conducto de entrada del efluente a tratar; -el caudal de inyección (QR) del o de los reactivo(s) de coagulación, proporcionado por un medidor de caudal instalado en el conducto de inyección del reactivo de coagulación; -la presión transmembranar PTM (en bares) proporcionada por dos sensores de presión situados a uno y otro lado de la membrana.

[0023] La instalación puede comprender medios de entrada para permitir al usuario introducir consignas/umbrales de valores de las variables, para definir el ámbito de aplicación de la microcoagulación por membrana con relación a la naturaleza y la calidad del efluente y para la tecnología membranar.

[0024] De preferencia, el módulo para situar, a partir de las consignas y de las variables de entrada, el punto de funcionamiento del procedimiento de microcoagulación por membrana está previsto para asegurar el tratamiento de las informaciones:

-bien sea por un bloque en el cual se memoriza una tabla de parametrado en función de la calidad del efluente, que permite, según los datos proporcionados con relación al efluente, proporcionar las consignas sobre el empleo preferencial de uno/de los reactivo(s) y sobre el margen de dosificado óptimo para este o estos reactivos;

-o por un bloque que comprende un sistema experto que incluye medios de cálculo y un logicial para modelizar mediante reglas de experto la curva de anulación del potencial Zeta en función de la dosis del o de los reactivo(s) y definir así para un reactivo o una mezcla de reactivos las variables X, luego X/30 y X/80.

[0025] El conjunto de control comprende ventajosamente un módulo de control del caudal de inyección del o de los reactivo(s) de coagulación según las necesidades indicadas. El módulo de control se descompone en dos bloques lógicos de control activados, según la disponibilidad de las informaciones, para el pilotaje de los equipos de inyección del o de los reactivos de coagulación,

-estando previsto un bloque lógico de control para asegurar un funcionamiento de la inyección de reactivo según un modo de servomando, -estando previsto el otro bloque lógico de control para asegurar un funcionamiento de la inyección de reactivo según un modo de regulación.

[0026] La invención consiste, aparte de las disposiciones expuestas anteriormente, en un cierto número de otras disposiciones de las cuales se indicarán más explícitamente a continuación a propósito de ejemplos de realización descritos con referencia a los dibujos adjuntos, pero que no son en modo alguno limitativos. En estos dibujos:

La Fig. 1 es un esquema de una instalación con membrana en cárter en circulación utilizando el procedimiento según la invención. La Fig. 2 es un esquema de una instalación con membrana sin cárter sumergido utilizando el procedimiento según la invención. La Fig. 3 es un ejemplo de tratamiento de una curva de anulación del potencial Zeta de un efluente dado en función de la dosis de un reactivo de coagulación llevada en abscisa según una escala logarítmica mientras que el potencial Zeta es llevado en ordenada en milivoltios. La Fig. 4 es un esquema que ilustra la variación de permeabilidad de la membrana en función de la dosis de reactivo inyectada para un efluente dado. La Fig. 5 es un esquema sinóptico del dispositivo que utiliza el procedimiento de la invención. La Fig. 6 es un ordinograma del procedimiento de la invención. La Fig. 7 es una variante del ordinograma de la Fig. 6, y La Fig. 8 es un diagrama que ilustra los resultados de un ejemplo de realización del procedimiento de gestión de la invención.

[0027] Haciendo referencia a la Fig. 1 se puede apreciar una instalación de filtración de un agua a tratar 1 en la cual se inyecta en 2, un reactivo coagulante, río arriba de la membrana de filtración en cárter 3. La mezcla de agua a tratar-reactivo coagulante se filtra por la membrana en cárter 3 y el agua tratada sale por un conducto 4. La instalación puede comprender un bucle de recirculación 5.

[0028] En la instalación según la Fig. 2, la mezcla de agua a tratar 1-reactivo coagulante 2 se filtra por una membrana 6, sin cárter, sumergida en un estanque que contiene el agua a tratar. El agua tratada 4 es evacuada con la ayuda de una bomba P.

[0029] La Fig. 3 es un ejemplo de tratamiento de una curva 7 de anulación del potencial Zeta de un efluente dado en función de la dosis de un reactivo de coagulación que es llevada en abscisa según una escala logarítmica, expresándose la dosis en mg/L (miligramos por litro). El potencial Zeta es llevado en ordenadas y se expresa en mV (milivoltios).

[0030] El punto de intersección de la curva 7 con el eje de las abscisas corresponde a la dosis X de reactivo que anula el potencial Zeta.

[0031] Esta dosis X se indica en abscisa en la Fig. 4 que representa la variación de permeabilidad (L/h.m2.bar@T(litro/hora.m2.bar@T)) de una membrana. La permeabilidad es llevada en ordenada mientras que la dosis de reactivo es llevada en abscisa según una escala logarítmica. Por debajo del eje de las dosis de reactivo figura un eje horizontal correspondiente al potencial Zeta. La curva 8 ilustra la variación de la permeabilidad de la membrana en función de la dosis de reactivo de coagulación inyectada río arriba de esta membrana.

[0032] De una manera clásica, para la dosis de reactivo igual a X que anula el potencial Zeta, la permeabilidad de la membrana aumenta fuertemente según un pico 9 relativamente estrecho según una dirección paralela al eje de las abscisas.

[0033] Como se muestra por la patente EP 1.239.943, la permeabilidad de la membrana, de una manera completamente sorprendente, presenta un fuerte aumento ilustrado por un desnivel 10 de la curva 8, para una dosis de reactivo comprendida entre X/80 y X/30. Resultaría así que con una dosis reducida bien seleccionada de reactivo, se puede obtener una mejora de la permeabilidad de la membrana equivalente o superior a la obtenida cuando el potencial Zeta es anulado.

[0034] En la Fig. 4, se ha designado por  el dosificado (abscisa) de la cima del desnivel 10 que corresponde al punto de funcionamiento óptimo técnico y económico. En efecto, este dosificado permite asegurar la permeabilidad máxima con un consumo mínimo de reactivo.

[0035] La zona situada a la derecha del punto  y limitada por el valor X/30 está designada por . Esta zona corresponde a un sobredosificado de reactivo, con relación al punto  de funcionamiento óptimo, sin mejora incluso deterioro de los rendimientos de la membrana. El funcionamiento en la zona p crea además un riesgo de acumulación de materia y de reactivo en la proximidad de la membrana, con un riesgo de taponado para ciertas geometrías de membranas.

[0036] La zona comprendida entre el punto  y el límite inferior X/80 está designado por . Esta zona corresponde a un subdosificado con relación al punto de funcionamiento óptimo  con rendimientos inferiores de la membrana.

[0037] En la Fig. 3, se ha indicado esquemáticamente los límites X/30 y X/80 de las dosis de reactivo con un margen intermediario preferencial de X/60 a X/40.

[0038] La Fig. 4 hace comprender el fin principal de la invención que consiste en asegurar un punto de funcionamiento, para la filtración por membrana, próximo al óptimo . Si el punto de funcionamiento corresponde a una dosis de reactivo inferior a la del punto , la eficacia de la membrana no es óptima. Si la dosis de reactivo es superior a la del punto , no solamente la eficacia es inferior, sino que se produce con ello un coste económico superior debido al sobredosificado y un riesgo de taponado para algunas geometrías de membranas.

[0039] Una dificultad del funcionamiento en la proximidad del punto  óptimo se debe al riesgo de divergir hacia los límites del margen.

[0040] El procedimiento de la invención se base en la lógica siguiente:

-toma en cuenta, para inyectar el reactivo, de factores desencadenantes constituidos por características que

definen la calidad del efluente, y/o de los retornos de marcha, es decir características sobre el estado de la

membrana;

-identificación del margen de funcionamiento X/30-X/80 a partir de la calidad del efluente,

-optimización de la dosis de reactivo inyectada sobre el margen de funcionamiento, con el fin de situarse en

la proximidad del punto , con una dosis de reactivo que es sin embargo inferior a la del punto , y/o sin

riesgo de divergir hacia los extremos del margen X/80-X/30. [0041] El procedimiento de la invención se realiza por un conjunto de control M (Fig. 1, 2 y 5) que comprende una primera unidad A que recibe variables de entrada (datos analógicos) de dos tipos, a saber las variables de entrada de procedimiento, y las variables de entrada específicas a las membranas.

[0042] La unidad A comprende un bloque A1 asignado a las variables de entrada de procedimiento. El bloque A1 recibe informaciones proporcionadas por la medición de magnitudes características de la calidad del efluente río arriba de la membrana con la ayuda de sensores, instalados por ejemplo en el conducto de entrada del efluente, y que indican:

-la temperatura del efluente, proporcionada por ejemplo por un sensor 11 (Fig. 1 y 2);

-el contenido en materia orgánica del efluente proporcionado por ejemplo por un sensor 12: medición del

COT (carbono orgánico total) y/o de la absorbancia UV y/o del índice de atascamiento o “fouling index”,

-el contenido en materias en suspensión y/o coloidales, proporcionado por ejemplo por un sensor 13,

mediante mediciones de la turbidez y/o del potencial Zeta y/o mediante recuento de partículas.

-Bien entendido, el procedimiento de la invención no se limita a las técnicas de análisis mencionadas

anteriormente, a título de ejemplo, para la obtención de las variables de entrada del procedimiento.

[0043] La unidad A comprende otro bloque A2 al cual son enviadas informaciones sobre magnitudes de entrada específicas, a la o a las membranas utilizadas, a saber datos de funcionamiento de las membranas/retorno de marcha. Estas variables de entrada comprenden al menos las magnitudes siguientes:

-el caudal instantáneo del efluente tratado en la fase de membrana QEB (m3Ih), proporcionado por ejemplo por un medidor de caudal 14 instalado en el conducto de llegada del efluente a tratar; -el caudal de inyección QR (m3/h) del o de los reactivo(s) de coagulación, proporcionado por ejemplo por un medidor de caudal 15 instalador en el conducto de inyección del reactivo de coagulación; -la presión transmembranar PTM (en bares) por ejemplo proporcionada por dos sensores de presión 16 situados a uno y otro lado de la membrana.

[0044] Bien entendido, la invención no se limita a los datos proporcionados por estos ejemplos.

[0045] En variante, para módulos en espiral o módulos de membranas de fibras huecas con piel interna denominados IN/OUT, se incluirá la medición de pérdida de carga del o de los módulos por ejemplo.

[0046] Consignas/umbrales de valores de las variables del bloque A1 se indican por el explotador, con la ayuda de medios de entrada particularmente una consola, no representados, para definir el ámbito de aplicación de la microcoagulación por membrana con relación a la naturaleza y la calidad del efluente y a la tecnología membranar.

[0047] Las variables de entrada del bloque A1 confrontadas con estas consignas/umbrales de valor constituyen factores que desencadenan la realización de la microcoagulación por membrana, al superar los valores de las consignas.

[0048] El retorno de marcha de la instalación, es decir el estado de ensuciamiento de la membrana estimado a partir de las variables proporcionadas al bloque A2, es un segundo factor que desencadena el potencial de la realización de la microcoagulación por membrana. Así, la disminución de la permeabilidad por debajo de un umbral limite fijado según la invención y/o una disminución significativa en un paso de tiempo fijado constituye otro factor que desencadena la realización de la microcoagulación.

[0049] Los factores desencadenantes pueden intervenir en paralelo, en cuyo caso el desencadenamiento de la microcoagulación es accionado por uno u otro de los factores desencadenantes, o en serie, en cuyo caso el desencadenamiento de la microcoagulación es accionado cuando todos los factores desencadenantes indican la superación de los valores de las consignas respectivas.

[0050] La gestión así descrita de los factores que desencadenan la microcoagulación por membrana asegura, según la invención, la pertinencia de la realización del procedimiento.

[0051] El conjunto de control M comprende un módulo B que permite situar, a partir de las consignas y de las variables de entrada del módulo A, el punto de funcionamiento del procedimiento de microcoagulación por membrana en un espacio de funcionamiento considerado como un espacio de realización estable y óptimo de dicho procedimiento.

[0052] Concretamente, el módulo B permite seleccionar el/los reactivo(s) más adecuado(s) y determinar la gama de variación limitada de la dosis del o de los reactivo(s) o de la relación de tratamiento según EP 1 239 943, o sea un dosificado comprendido entre X/30 y X/80 o, ventajosamente, entre X/40 y X/60, siendo X la dosis óptima “jar test” que anula el potencial Zeta del efluente a tratar.

[0053] Los diferentes reactivos posibles, según las diferentes calidades de efluentes, se almacenan en recipientes separados (no representados) que pueden ser puestos en comunicación con el conducto de inyección 2 mediante válvulas, no representadas, controladas por el módulo B.

[0054] Según el modo de funcionamiento y la disponibilidad de las fuentes de información procedentes del bloque A1, el tratamiento en el módulo B estará asegurado:

-bien sea por un bloque B1 en el cual se memoriza una tabla de parametrado en función de la calidad del efluente, que permite, según los datos proporcionados por el bloque A1 con relación al efluente, proporcionar las consignas sobre la utilización preferencial de uno/de los reactivo(s) y sobre el margen de dosificado óptimo para este o estos reactivos; este margen de dosificado corresponde de preferencia a un margen reducido, situado en el margen  de la Fig. 4, para dosificados ligeramente inferiores al del punto ,

-según otra posibilidad, las informaciones procedentes del bloque A1 y que entran en el módulo B se tratan en un bloque B2 que comprende un sistema experto que comprende medios de cálculo y un logicial. El bloque B2, a partir de las entradas A1, modeliza por normas de experto la curva de anulación del potencial Zeta en función de la dosis del o de los reactivo(s) y define así para un reactivo o una mezcla de reactivos las variables X, luego X/30 y X/80 o, en variante, X/60 y X/40 tal como se ha ilustrado por la Fig. 3.

[0055] En función de la calidad del efluente, informada en continuo por sensores, la determinación de la gama óptima de dosificado X/30-X/80, o en variante X/40-X/60, es así reactualizada automáticamente.

[0056] El conjunto M comprende además un módulo C que es un bloque de control del caudal de inyección del o de los reactivo(s) de coagulación según las necesidades indicadas por el módulo B. El módulo C controla ventajosamente una válvula J (Fig. 1 y 2) situada en el conducto de entrada del reactivo 2.

[0057] La dosis de reactivo o relación de tratamiento se define por:

TT = CR*QR/QEB

siendo:

CR = la concentración del o de los reactivos de coagulación QR = el caudal de inyección del o de los reactivos de coagulación QEB = el caudal instantáneo del efluente admitido en la fase membranar.

[0058] El módulo C está previsto para optimizar la dosis inyectada de reactivo y se descompone en dos bloques lógicos de control C1 y C2 activados, según la disponibilidad de las informaciones, para el pilotaje de los equipos de inyección del o de los reactivos de coagulación.

[0059] El bloque lógico de control C1 asegura un funcionamiento de la inyección de reactivo según un modo de servomando. La lógica de control tiene por objetivo mantener una relación de tratamiento de reactivo TT alrededor de un valor de consigna fijo y situado dentro del margen  (Fig. 4) lo más cerca posible del punto . Más generalmente, el valor de consigna se encuentra comprendido entre X/30 y X/80, o en variante entre X/40 y X/60. No existe control de la acción ejercida, es así un modo de servomando puro. Su interés reside en la adaptación del caudal de inyección del o de los reactivos a las condiciones de funcionamiento de la unidad de filtro por membrana, es decir principalmente el caudal QEB. Este modo de gestión por servomando permite mantener una relación de tratamiento en reactivo(s) de coagulación en una gama de variación restringida alrededor del valor de consigna.

[0060] La ventaja de esta variante es un funcionamiento estable de la membrana, siendo la dosis del o de los reactivo(s) fija para una calidad de efluente dada.

[0061] El módulo C comprende otro bloque C2 con lógica de control que asegura un funcionamiento según un modo de regulación. Esta lógica tiene por objetivo mantener una relación de tratamiento en reactivo(s) TT con el fin de garantizar en continuo una relación de tratamiento óptima próxima al punto  según la Fig. 4. Las mediciones de la permeabilidad de la membrana y de las pérdidas de carga del módulo de filtración (caso de las fibras huecas con piel interna y módulos en espiral) se utilizan aquí para pilotar y regular el caudal de inyección del o de las mezclas de reactivos.

[0062] Para ello, como se ha ilustrado en la Fig. 4 por la curva ascendente sinuosa G, la dosis de reactivo inicialmente inyectada corresponde a X/80 o en variante a X/60 con el fin de situar a buen seguro el punto de funcionamiento río arriba de la parte ascendente del desnivel 10, permaneciendo en la zona .

[0063] El bloque C2 de regulación controla un aumento progresivo paso a paso del caudal de inyección del o de los reactivos por tanto tiempo que:

-la variación de la permeabilidad es positiva, superior a una consigna dada en un paso de tiempo fijo,

-y la variación de la medición de las pérdidas de carga en la membrana es inferior a un valor de consigna en

un sobrepase de tiempo fijado. [0064] En cuanto la variación de la permeabilidad es negativa, lo cual corresponde al paso del punto , o en cuanto la variación de la medición de las pérdidas de carga en la membrana se hace superior al valor de consigna, el bloque de regulación C2 deja de aumentar el caudal de inyección de reactivo.

[0065] El interés de esta solución reside en el análisis en continuo del ensuciamiento de la membrana y la adaptación en continuo de la relación de tratamiento que resulta por ello. Por otro lado, este modo de regulación permite alargar/converger hacia el punto de funcionamiento  óptimo técnica (mejora máxima de los rendimientos de la membrana) y económicamente ya que un dosificado superior al del punto  no permite mejorar los rendimientos de las membranas (zona ) y aumenta el riesgo de taponado de las membranas.

[0066] Por último, este modo de gestión permite asegurar que el sistema de regulación no corra el riesgo de divergir tendiendo hacia los extremos de la zona de funcionamiento X/80 y X/30, o en variante X/60 y X/40.

[0067] Este modo de gestión permite una puesta en práctica óptima y perfectamente asegurada del procedimiento de microcoagulación por membrana.

[0068] La Fig. 6 es un ordinograma que ilustra la lógica utilizada en el bloque C.

[0069] Este ordinograma empieza, en la parte alta del esquema, mediante una etapa condicional 17 que corresponde a una comprobación de la calidad del efluente. La pregunta planteada en la etapa 17, corresponde a « ¿la calidad del efluente es insuficiente?». La comprobación de la calidad del efluente en la etapa 17 se realiza por los criterios mencionados anteriormente.

[0070] Si la respuesta es « NO », no es necesaria la microcoagulación. Si la respuesta es « SI », es posible como se ha ilustrado en la Fig. 6, subordinar el desencadenamiento de la microcoagulación en una nueva etapa condicional 18 para comprobar si la permeabilidad de la membrana está disminuyendo.

[0071] A la pregunta de la etapa 18, si la respuesta es « NO » es decir si la permeabilidad no disminuye, la microcoagulación no se desencadena. Por el contrario, si la respuesta es « SI » significa que la permeabilidad de la membrana disminuye, el ordinograma pasa a la etapa siguiente 19 que determina el margen de dosificado del reactivo comprendido entre X/80 y X/30, siendo X la dosis que anula el potencial Zeta.

[0072] Después de la etapa 19, se pasa a la etapa 20 que fija igual en 1 el valor inicial de un coeficiente k aplicado a X/80 y que determina el paso de dosificado N, es decir el aumento de la dosis de reactivo en cada bucle.

[0073] La etapa siguiente 21 corresponde a un porcentaje de tratamiento TT con inyección de una dosis de reactivo kX/80, donde k es igual a 1 para la primera inyección.

[0074] La etapa siguiente 22 comprueba si la permeabilidad de la membrana aumenta como consecuencia de la inyección realizada en 21. Si la respuesta es « NO », se aumenta el coeficiente k del paso N y se inyecta una dosis igual a kX/80. El aumento del coeficiente k se realiza en la etapa 23, y la inyección de la dosis aumentada se realiza en la etapa 24.

[0075] Después de la inyección de la etapa 24, se vuelve a la pregunta de la etapa 22. Si la respuesta a la pregunta de la etapa 22 es « SI », indicando que la permeabilidad aumenta, en la etapa siguiente 25 se aumenta el coeficiente k del paso N y en la etapa 26 se procede a la inyección de la dosis aumentada kX/80.

[0076] A continuación de la inyección de la etapa 26, se comprueba en una etapa 27 si la permeabilidad de la membrana aumenta. Si la respuesta es « SI » se vuelve a la entrada de la etapa 25 para aumentar un paso N el coeficiente k con el fin de subir según la parte ascendente G de la almena 10 de la Fig. 4.

[0077] Cuando la respuesta a la pregunta 27 es « NO » se pasa a la etapa 28 que proporciona al valor k un valor igual al último valor de k restado de N, o sea (k-N), que determina la dosis óptima kX/80 que se sitúa en la proximidad del máximo de la curva 10 de la Fig. 4.

[0078] Las etapas 17 y 18 corresponden a los factores que desencadenan la microcoagulación. La etapa 19 determina el margen de funcionamiento en función de la calidad del efluente, por una tabla de parametrado o una modelización.

[0079] Las etapas siguientes 21 a 28 aseguran la optimización de la relación de tratamiento TT.

[0080] La Fig. 7 ilustra una variante del ordinograma de la Fig. 6. Un cierto número de etapas son idénticas y designadas por las mismas referencias numéricas sin que su descripción sea retomada de nuevo.

[0081] Al comienzo del ordinograma, tres etapas condicionales 17a, 18a y 29 intervienen en paralelo. Basta que la respuesta sea « SI » en una de estas preguntas para que la etapa siguiente 19 sea desencadenada.

5 [0082] La etapa 17a es una interrogación sobre la calidad del efluente. « ¿ La calidad es insuficiente? ». Si la respuesta es « SI » la etapa 19 se desencadena, si la respuesta es « NO » la microcoagulación no tiene necesidad de ser desencadenada.

[0083] La etapa 18a corresponde a una pregunta sobre la variación de la permeabilidad. Si la permeabilidad de la 10 membrana disminuye (respuesta « SI ») la etapa 19 se desencadena.

[0084] Por último, la etapa 29 corresponde a una acción del usuario, pudiendo este último desencadenar la microcoagulación.

15 [0085] Como diferencia con relación a la Fig. 6 se puede apreciar que a la salida de la etapa 24, una etapa condicional 30 está prevista para comprobar si la relación de tratamiento TT es superior a X/30. Si la respuesta es « NO », se puede también aumentar un paso N la dosis inyectada y se vuelve a la entrada de la etapa 22. Si la respuesta es « SI » se sobrepasa el valor máximo del margen de dosificado y se vuelve a la entrada de la etapa 19 para comprobar y determinar de nuevo la zona de funcionamiento.

20 [0086] La salida de la etapa 26 está conectada con la entrada de una etapa condicional 31 que comprueba igualmente si TT es superior a X/30. Si la respuesta es « SI » se produce el retorno a la entrada de la etapa 19 para determinar de nuevo la zona de funcionamiento. Si la respuesta en la etapa 31 es « NO » se pasa a la etapa 27 que comprueba si la permeabilidad de la membrana aumenta. Si la respuesta en « SI » se vuelve a la entrada de la

25 etapa 25 para aumentar un paso N la dosis de reactivo. Si la respuesta es « NO » se pasa a la etapa 28 que fija el valor de k al último valor k restado un paso N.

[0087] La Fig. 8 ilustra, para un ejemplo de realización del procedimiento de gestión de la invención, la evolución de la calidad del efluente, del dosificado de reactivo y de la permeabilidad de la membrana con el transcurso del 30 tiempo.

[0088] Este ejemplo se refiere a un ensayo realizado con un módulo de membrana de ultrafiltración de la Sociedad francesa Aquasource (fibras huecas de tipo in/out, o con piel interna, en cárter) cuya superficie de filtración es de 1

2

m.

35 [0089] Una unidad piloto está equipada en el conducto de alimentación

-con un sensor de temperatura, -un aparato de medición en línea del Carbono Orgánico Total (COT), 40 -un medidor de caudal de agua de alimentación, -dos sensores de presión dispuestos a uno y otro lado de la membrana para medir la presión transmembranar.

[0090] La unidad es alimentada con agua del Sena cuya calidad es bien conocida por los experimentadores. En

45 este contexto, una tabla de parametrado ha sido memorizada en el bloque B1 para proporcionar los valores de consigna sobre el empleo preferencial de un reactivo y la zona de dosificado óptimo, es decir próximo al dosificado óptimo  tal como se ha descrito en la presente invención.

[0091] Esta tabla de parametrado indica, en este caso preciso, la elección de un solo reactivo (el cloruro férrico) y 50 los porcentajes de tratamiento a utilizar en función del contenido en Carbono Orgánico Total (COT) contenido en el efluente:

Tabla de parametrado

Calidad efluente/COT: Reactivo Dosificado (mg/L deFeCl3 puro)

< 4 mgC/l: 0

> 4 mgC/L y < 5 mg C/L: FeCl3 0,75

> 4 mg C/L y < 7 mg C/L: 1,50

> 7 mg C/L: 2,00

55 [0092] Hay que subrayar que los dosificados del reactivo mostrados en esta tabla de parametrado están siempre comprendidos entre X/30 y X/80 siendo X, la dosis de dicho reactivo que anula el potencial Zeta.

[0093] La unidad es así explotada por un período de 25 días con una lógica de control de la inyección de reactivo según un modo de servomando tal como se ha descrito en la presente invención.

[0094] Así, en función del caudal de alimentación, el caudal de inyección de reactivo es servomandado por el caudal de alimentación para obtener el dosificado de reactivo mostrado en la tabla indicada anteriormente.

[0095] Los resultados obtenidos son ilustrados por la Fig. 8 en la cual figuran:

-en abscisa el tiempo, expresado en días, -en ordenadas a la izquierda, los contenidos en COT del efluente a filtrar en mg C por litro y el dosificado de reactivo coagulante en mg por litro de FeCl3 puro, -en ordenadas a la derecha, la permeabilidad de la membrana en L/h.m2.bar@20oC.

[0096] En el transcurso del período de ensayo, se distinguen así 6 períodos distintos (A, B, C, D, E, F) en el transcurso de los cuales el dosificado de cloruro férrico se ajusta entre 0 y 2 mg/l de producto puro en función de la evolución del contenido en COT del efluente según la tabla de parametrado mostrada anteriormente.

[0097] En el transcurso del período A:

-la inyección de reactivo no es activada (COT < 4 mgC/l), -la membrana es explotada en filtración frontal con un retrolavado con agua de 30s cada 90 min sin inyección de reactivo, -las aguas de lavado son evacuadas a un desagüe sin tratamiento.

[0098] En el transcurso de los períodos B, C, E, F, G:

-la inyección de reactivo es activada y el dosificado servomandado al caudal de alimentación para cumplir con un dosificado conforme a la tabla de parametrado en función de la calidad del efluente (concentración en COT),

-la membrana es explotada en filtración frontal con esta vez un retrolavado aire/agua impulsado de 40 s cada 60 min. Este retrolavado de aire/agua es en efecto más eficaz para eliminar el reactivo de coagulación que podría acumularse en la proximidad de la membrana. Por otro lado, cada 12 retrolavados, el permeato inyectado en contrapermeación contiene ácido cítrico a 1 g/L con miras a solubilizar los hidróxidos de hierro y favorecer la eliminación del coagulante,

-por último, las aguas de lavado que contienen hidróxidos de hierro se orientan automáticamente a un depósito de decantación cuyo sobrenadante es evacuado hacia el desagüe y los lodos extraídos de forma que las calidades de los desechos al desagüe no esté afectada por la realización de la microcoagulación.

[0099] En el transcurso del período D: las condiciones de funcionamiento son similares a los períodos B, C, E, F y

G. Por el contrario, debido al aumento del dosificado de reactivo más allá del umbral de 1,5 mg/L de FeCl3 puro, la frecuencia de retrolavado difásico es aumentada, o sea un retrolavado cada 45 min y la frecuencia de inyección de ácido se aumenta a 1 vez cada 6 retrolavados.

[0100] A todo lo largo del período de ensayo, las evoluciones de la conducción del tratamiento son gestionadas automáticamente sin intervención humana. Completamente automatizado, este modo de gestión según la presente invención permite la realización de la microcoagulación en condiciones óptimas que se adaptan en función de la evolución de la calidad del efluente.

[0101] Así, a todo lo largo del ensayo de 25 d, el funcionamiento de la membrana ha permanecido estable (permeabilidad comprendida entre 185 y 195 l/h.m2.bar@20oC) ilustrando el dominio de la realización de la microcoagulación que proporciona el modo de gestión avanzada descrito por la presente invención.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Procedimiento de gestión avanzada de una unidad de filtración por membrana, aplicado al tratamiento de un efluente, realizando una microcoagulación por membrana que consiste en inyectar río arriba de la membrana una dosis de reactivo(s) de coagulación de 30 a 80 veces inferior a la dosis (X) que anula el potencial Zeta del efluente, caracterizado porque:

-se miden, como variables de entrada, magnitudes que definen la calidad del efluente a tratar y magnitudes que definen el estado de ensuciamiento de la membrana;

-se sitúa el punto de funcionamiento del procedimiento de microcoagulación a partir de los resultados de las mediciones precedentes y se determinan los umbrales para las variables de entrada cuyo sobrepase debe desencadenar la microcoagulación,

-y, según los resultados de las mediciones y de la comparación de las variables de entrada con los umbrales respectivos, se activa la inyección del/de los reactivo(s) de coagulación.
2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque las magnitudes medidas para definir la calidad del efluente a tratar comprenden al menos una de las magnitudes siguientes:

-la temperatura,

-el contenido en materia orgánica, en particular mediciones del COT y/o de la absorbancia UV y/o del índice de atascamiento,

-el contenido en materias en suspensión y/o coloidales, en particular mediciones de la turbidez y/o del potencial Zeta y/o el recuento de partículas.
3.

Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque las magnitudes medidas para definir el estado de ensuciamiento de la membrana comprenden al menos las magnitudes siguientes:

-el caudal instantáneo QEB del efluente tratado en la etapa membranar; -el caudal de inyección QR del o de los reactivos de coagulación; -la presión transmembranar PTM.
4.

Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el punto de funcionamiento se sitúa por determinación del/de los reactivo(s) adaptado(s) al efluente medido y por determinación del margen de variación de la dosis del/de los reactivo(s).
5.

Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el punto de funcionamiento se sitúa a partir de una tabla de parametrado que corresponde a tipos de efluentes, definidos por márgenes de valores de grandes características, reactivos de coagulación adaptados y márgenes de dosificado apropiados.
6.

Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el punto de funcionamiento se determina por un sistema experto que selecciona el/los reactivo(s) apropiados al efluente medido, y determina del mismo, por modelización, la gama de variación de dosificado para tender al punto de funcionamiento óptimo.
7.

Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el dosificado del reactivo es regulado por servomando sobre el caudal de efluente tratado.
8.

Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque el dosificado del reactivo es asegurado por regulación con inyección de una dosis mínima y aumento paso a paso de la dosis por tanto tiempo como produce el aumento de la dosis un aumento de la permeabilidad de la membrana, y detención del aumento de la dosis inyectada de reactivo cuando una disminución de la permeabilidad de la membrana le sigue a un aumento de la dosis.
9.

Procedimiento según la reivindicación 8, caracterizado porque se regula la inyección del/de los reactivo(s) de coagulación en función de los retornos de funcionamiento de la membrana, significativos de su ensuciamiento, para tender al punto de funcionamiento óptimo.
10.

Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque, cuando es emitida una duda sobre la validez o la representatividad de una de las señales de entrada o cuando se produce una anomalía en los retornos de marcha, el pilotaje de la unidad de membrana se realiza según un modo de gestión de realimentación de la estación por servomando.
11.

Instalación para la realización de un procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que

comprende al menos una unidad de filtración por membrana, aplicada al tratamiento de un efluente, utilizando una microcoagulación por membrana que comprende medios (2) para inyectar río arriba de la membrana una dosis de reactivo(s) de coagulación 30 a 80 veces inferior a la dosis (X) que anula el potencial Zeta del efluente, caracterizada porque incluye un conjunto de control (M) que comprende:

-medios de medición (11, 12, 13, 16), como variables de entrada, de las magnitudes que definen la calidad del efluente a tratar y de las magnitudes que definen el estado de ensuciamiento de la membrana;

-una unidad (A) para situar el punto de funcionamiento del procedimiento de microcoagulación a partir de los resultados de las mediciones precedentes y para determinar umbrales para las variables de entrada cuyo sobrepase debe desencadenar la microcoagulación,

-un módulo (B) de análisis de los resultados de mediciones y de comparación de las variables de entrada con los umbrales respectivos, -y un módulo (C) para pilotar la inyección del/de los reactivo(s) de coagulación.
12.

Instalación según la reivindicación 11, caracterizada porque la unidad (A) comprende un bloque (A1) asignado a las variables de entrada del procedimiento y un bloque (A2) al cual son enviadas informaciones sobre magnitudes de entrada específicas a la o a las membranas utilizadas, a saber datos de funcionamiento de las membranas/retorno de marcha.
13.

Instalación según la reivindicación 12, caracterizada porque el bloque (A1) asignado a las variables de entrada recibe informaciones proporcionadas por la medición de magnitudes características de la calidad del efluente río arriba de la membrana comprendiendo al menos una de las magnitudes siguientes:

-la temperatura del efluente, proporcionada por un sensor (11); -el contenido en materia orgánica del efluente proporcionado por un sensor (12) por medición del COT (carbono orgánico total) y/o la absorbancia UV y/o el índice de atascamiento, -el contenido en materias en suspensión y/o coloidales, proporcionado por un sensor (13), por mediciones de la turbidez y/o el potencial Zeta y/o por recuento de partículas,

estando los sensores dispuestos en el conducto de entrada del efluente.
14. Instalación según la reivindicación 12 ó 13, caracterizada porque el bloque (A2), al cual son enviadas informaciones sobre magnitudes de entrada específicas a la o a las membranas utilizadas, recibe informaciones proporcionadas por la medición de magnitudes características del estado de la membrana, comprendiendo al menos las magnitudes siguientes:

-el caudal instantáneo (QEB) del efluente tratado en la fase de membrana proporcionado por un medidor de caudal (14) instalado en el conducto de entrada del efluente tratado; -el caudal de inyección (QR) del o de los reactivo(s) de coagulación, proporcionado por un medidor de caudal

(15) instalado en el conducto de inyección del reactivo de coagulación;

- la presión transmembranar PTM (en bares) proporcionada por uno o dos sensor(es) de presión (16) dispuestos a uno y otro lado de la membrana.
15.

Instalación según una cualquiera de las reivindicaciones 11 a 14, caracterizada porque comprende medios de entrada para permitir al usuario introducir consignas/umbrales de valores de las variables, para definir el ámbito de aplicación de la microcoagulación por membrana con relación a la naturaleza y la calidad del efluente.
16.

Instalación según una cualquiera de las reivindicaciones 11 a 15, caracterizada porque el módulo (B) para situar, a partir de las consignas y variables de entrada, el punto de funcionamiento del procedimiento de microcoagulación por membrana, está previsto para asegurar el tratamiento de las informaciones:

-bien sea por un bloque (B1) en el cual se memoriza una tabla de parametrado en función de la calidad del efluente, que permite según los datos proporcionados con relación al efluente, proporcionar las consignas sobre la utilización preferencial de uno/de los reactivo(s) y sobre el margen de dosificado óptimo para este

o estos reactivos;

- o por un bloque (B2) que comprende un sistema experto que comprende medios de cálculo y un logicial para modelizar mediante normas de experto la curva de anulación del potencial Zeta en función de la dosis del o de los reactivo(s) y definir así para un reactivo o una mezcla de reactivos las variables X, y luego X/30 y X/80.
17. Instalación según una cualquiera de las reivindicaciones 11 a 16, caracterizada porque el conjunto de control

(M) comprende además un módulo (C) de control del caudal de inyección del o de los reactivo(s) de coagulación según las necesidades mostradas.
18. Instalación según la reivindicación 17, caracterizada porque el módulo (C) de control se descompone en dos bloques lógicos de control (C1, C2) activados, según la disponibilidad de las informaciones, para el pilotaje de los equipos de inyección del o de los reactivos de coagulación,

-estando previsto un bloque lógico de control (C1) para asegurar un funcionamiento de la inyección de reactivo según un modo de servomando, -estando previsto el otro bloque lógico de control (C2) para asegurar un funcionamiento de la inyección de reactivo según un modo de regulación.