ES2594852T3 - Difusor de aireación para un módulo de membranas presurizado - Google Patents

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Benjamin Robert Freeman
Ben Weaver
Craig R. Bartels
Dan SCHUNEMAN
Hailin Ge
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Abstract

Difusor (12, 14) de aireación para un módulo (10) de tratamiento de líquido a presión, que tiene una pluralidad de membranas (24) de filtración tubulares fijadas en el módulo mediante una sección (26) de inclusión, comprendiendo el difusor: una base (28) que tiene un conducto (32) de gas, un conducto (34) de líquido separado fluídicamente del conducto (32) de gas, un cubo (38) central, y al menos dos canales (40) que se extienden radialmente hacia fuera desde el cubo (38), estando cada canal (40) en comunicación de fluido con el conducto (32) de gas y separado fluídicamente del conducto (34) de líquido, teniendo cada canal (40) al menos una abertura (42) para airear la al menos una membrana (24) de filtración dentro del módulo (10), y un adaptador (30) que incluye un conducto (48) de gas que tiene una entrada de gas y un conducto (50) de líquido que tiene una entrada de líquido y que está separado fluídicamente del conducto (48) de gas, estando el adaptador (30) fijado al cubo (38), de manera que el conducto (48) de gas del adaptador está en comunicación de fluido con el conducto (32) de gas de la base (28) y el conducto (50) de líquido del adaptador está en comunicación de fluido con el conducto (34) de líquido de la base (28), en el que puede inyectarse líquido en el conducto (34) de líquido de la base (28), fluyendo el líquido axialmente a través del cubo (38) y al interior del módulo en un lado de las membranas (24) de filtración para filtrarse por las membranas (24) de filtración dentro del módulo, y en el que puede inyectarse gas en el conducto (32) de gas de la base, fluyendo el gas a través del cubo (38) y fuera del difusor a través de las aberturas (42) de los al menos dos canales (40) para airear el un lado de las membranas (24) de filtración dentro del módulo.

Description

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DIFUSOR DE AIREACION PARA UN MODULO DE MEMBRANAS PRESURIZADO
DESCRIPCION
Antecedentes de la invencion
El documento JP 7 185268 A da a conocer un elemento de filtro de membranas de fibra hueca compuesto por un sistema de presion externa que hace pasar agua bruta a traves de paquetes de membranas de fibra hueca desde el exterior de membranas de fibra hueca al interior de las mismas para filtrarla para extraer agua transmitida de los extremos de los paquetes de membranas de fibra hueca.
El documento US 2010/155334 A1 da a conocer un modulo de membranas de fibra hueca que tiene una caja de modulo tubular, un paquete de una multiplicidad de membranas de fibra hueca alojadas en la caja de modulo y piezas de fijacion de manera adhesiva para fijar ambas partes de borde lateral del paquete en la caja de modulo de tal modo que fluido sin tratar puede pasar a traves del interior de las membranas de fibra hueca.
La presente invencion se refiere en general a un difusor de aireacion para un modulo de tratamiento de ffquido a presion, que permite el lavado con gas de membranas de filtracion dentro del modulo.
Para filtrar o tratar de otra manera diversos tipos de ffquido, tal como agua de mar, aguas residuales y agua superficial, normalmente se usan membranas de fibra (“membranas de filtracion”) dentro de un modulo para separar solidos suspendidos e impurezas del ffquido. Con el tiempo, las impurezas se acumularan en un lado de alimentacion o una superficie exterior de las membranas de filtracion, obstruyendo de ese modo al menos parcialmente o ensuciando de otro modo las membranas de filtracion. Las impurezas acumuladas no son deseables porque aumentan la resistencia a la filtracion y afectan negativamente al funcionamiento de las membranas de filtracion aumentando las presiones de funcionamiento o reduciendo la produccion.
La acumulacion de impurezas o el ensuciamiento de las membranas de filtracion se controla normalmente limpiando ffsicamente las membranas de filtracion. Comunmente, tras un periodo de filtracion de impurezas del ffquido, se lleva a cabo una limpieza ffsica y se repite el proceso de filtracion y limpieza. La limpieza ffsica puede incluir lavado a contracorriente, que se produce bombeando ffquido a traves de las membranas de filtracion en un sentido inverso a la trayectoria de filtracion. Otro tipo de limpieza ffsica, conocido como lavado directo, se produce cuando se bombea ffquido tangencialmente al lado de alimentacion de las membranas de filtracion. Durante el lavado directo no se produce filtracion y las impurezas se eliminan mediante una fuerza de cizalladura. Un tipo adicional de limpieza ffsica es el lavado con aire, que se produce burbujeando gas a lo largo del lado de alimentacion de las membranas de filtracion, provocando vibraciones, que sueltan las impurezas por agitacion y crean remolinos localizados con fuerzas de cizalladura en la superficie de membrana.
Para lavar con aire las membranas de filtracion, los sistemas convencionales de la tecnica anterior inyectan gas (por ejemplo, aire) y ffquido (por ejemplo, agua) a traves de una unica entrada comun a un modulo. En particular, la tecnica anterior inyecta agua de alimentacion y aire en la misma abertura o conjunto de aberturas en la base de un modulo. Aunque tal tecnica anterior puede ser eficaz a la hora de proporcionar y mantener la aireacion a las membranas de filtracion, una configuracion de este tipo no optimiza necesariamente la eficacia del lavado con gas y seffa deseable que asf fuera.
En particular, las consideraciones de diseno para introducir agua de alimentacion en el modulo para la filtracion son diferentes de aquellas para introducir aire en el modulo para el lavado. La(s) abertura(s) para el agua de alimentacion deben ser suficientemente grandes como para permitir un drenaje eficaz desde el modulo. Sin embargo, si la(s) abertura(s) es/son demasiado grandes, entonces la mayor parte del aire sale a traves de solo una parte de la abertura o algunas de las aberturas y no se distribuira uniformemente por todo el modulo.
Por tanto, seffa deseable optimizar la distribucion de gas (por ejemplo, aire) dentro de un modulo sin comprometer la distribucion de ffquido (por ejemplo, agua de alimentacion) dentro del modulo. En particular, seffa deseable proporcionar aberturas o conductos de gas y ffquido separados flmdicamente y distintos al interior del modulo para optimizar la distribucion de gas y ffquido. La presente invencion logra los objetivos anteriores.
Breve sumario de la invencion
La invencion se define en las reivindicaciones 1 y 6 adjuntas. Las realizaciones de la invencion se definen en las reivindicaciones dependientes.
Expuesto brevemente, un aspecto de la presente invencion se refiere a un difusor de aireacion para un modulo de tratamiento de ffquido a presion que incluye una base que tiene un conducto de gas y un conducto de ffquido separado flmdicamente del conducto de gas. Puede inyectarse ffquido en el conducto de ffquido de la base del difusor. El ffquido fluye a traves de la base del difusor y al interior del modulo para filtrarse por la(s) membrana(s) de filtracion dentro del modulo. Puede inyectarse gas en el conducto de gas de la base del difusor. El gas fluye a traves
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de la base del difusor para airear la(s) membrana(s) de filtracion dentro del modulo.
Otro aspecto de la presente invencion se refiere a una combinacion de un modulo de tratamiento de lfquido a presion y al menos un difusor de aireacion. El modulo de tratamiento de lfquido a presion incluye una carcasa externa que tiene un primer extremo y un segundo extremo opuesto. Un eje longitudinal de la carcasa externa se extiende desde el primer extremo hasta el segundo extremo. La carcasa externa rodea una pluralidad de membranas de filtracion dentro de la misma. Cada membrana de filtracion se extiende generalmente en paralelo al eje longitudinal. Un primer difusor de aireacion esta acoplado al primer extremo del modulo. El primer difusor de aireacion incluye una base que tiene un conducto de gas y un conducto de lfquido separado flmdicamente del conducto de gas. Puede inyectarse lfquido en el conducto de lfquido de la base del primer difusor de aireacion. El lfquido fluye a traves de la base del primer difusor de aireacion y al interior del modulo para filtrarse por la pluralidad de membranas de filtracion. Puede inyectarse gas en el conducto de gas de la base del primer difusor de aireacion. El gas fluye a traves de la base del primer difusor de aireacion y al interior del modulo para airear la pluralidad de membranas de filtracion.
Breve descripcion de los dibujos
El sumario anterior, asf como la siguiente descripcion detallada de la invencion, se entenderan mejor lefdos junto con los dibujos adjuntos. Con el proposito de ilustrar la invencion, en los dibujos se muestran realizaciones que se prefieren actualmente. Sin embargo, debe entenderse que la invencion no se limita a las disposiciones y los instrumentos precisos mostrados. En los dibujos:
la figura 1 es una vista en alzado lateral de un modulo de tratamiento de lfquido a presion segun una realizacion de la presente invencion, en la que se muestran ciertas entradas, salidas y valvulas para identificar el flujo de gas y lfquido a traves del modulo;
la figura 1A es una vista en perspectiva desde abajo ampliada de al menos una parte de un segundo difusor de aireacion segun una primera realizacion de la presente invencion;
la figura 1B es una vista en perspectiva desde arriba ampliada de al menos una parte de un primer difusor de aireacion segun la primera realizacion de la presente invencion;
la figura 2 es una vista en alzado, de seccion transversal parcial, ampliada de una parte del modulo de la figura 1 y el primer difusor de aireacion de la figura 1B, en la que se han omitido ciertas membranas de filtracion dentro del modulo por motivos de claridad;
la figura 3 es una vista en alzado, de seccion transversal, ampliada del primer difusor de aireacion de la figura 1B;
la figura 4 es una vista en perspectiva desde arriba de al menos una parte del primer difusor de aireacion segun una
segunda realizacion de la presente invencion;
la figura 5 es una vista en alzado lateral de un adaptador del primer difusor de aireacion de la figura 4; la figura 6 es una vista en planta desde abajo del adaptador de la figura 5; y
la figura 7 es una vista en planta desde abajo de una base del primer difusor de aireacion de la figura 4.
Descripcion detallada de la invencion
Cierta terminologfa se usa en la siguiente descripcion solo por motivos de conveniencia y no es limitante. Los terminos “inferior”, “superior”, “desde abajo” y “desde arriba” designan sentidos en los dibujos a los que se hace referencia. Los terminos “hacia dentro” y “hacia fuera” se refieren a direcciones hacia y alejandose de, respectivamente, el centro geometrico del dispositivo, y piezas designadas del mismo, segun la presente invencion. A menos que se exponga espedficamente en el presente documento, los terminos “un”, “una” y “el/la” no se limitan a un elemento, sino que en su lugar deben interpretarse como que significan “al menos uno/a”. La terminologfa incluye los terminos indicados anteriormente, derivados de los mismos y terminos de importancia similar.
Haciendo referencia a los dibujos en detalle, en los que numeros de referencia similares indican elementos similares a lo largo de todas las diversas vistas, las figuras 1-3 muestran un modulo de tratamiento de lfquido a presion, designado generalmente con 10, y uno o mas difusores 12, 14 de aireacion segun una primera realizacion de la presente invencion. En particular, la figura 1B muestra al menos una parte de un difusor de aireacion primero o inferior, designado generalmente con 12, segun una primera realizacion y la figura 1A muestra al menos una parte de un difusor de aireacion segundo o superior, designado generalmente con 14, segun la primera realizacion. El modulo 10 y los difusores 12, 14 de aireacion se combinan preferiblemente para formar una filtracion a presion u otro aparato de tratamiento para lfquido, tal como agua. Tubenas, bombas y/u otros componentes (no mostrados) estan construidos preferiblemente alrededor de y/o conectados operativamente al modulo 10 a traves de los difusores 12,
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Haciendo referencia a la figura 1, el modulo 10 incluye una carcasa 16 externa que tiene un extremo 18 primero o inferior y un extremo 20 segundo o superior opuesto. Un eje longitudinal A de la carcasa 16 externa se extiende desde el primer extremo 18 hasta el segundo extremo 20. La carcasa 16 externa tiene una pared 22 lateral periferica externa generalmente cilmdrica y esta formada preferiblemente por un material polimerico. Sin embargo, el modulo 10 no se limita a una forma y/o material de este tipo, ya que el modulo 10 puede estar formado de cualquier forma o a partir de cualquier material que permita la funcionalidad descrita en el presente documento. El modulo 10 tiene preferiblemente una altura, medida a lo largo del eje longitudinal A, de varios pies, pero el modulo puede tener cualquier altura que sea deseable y permita la funcionalidad descrita en el presente documento. El modulo 10 puede ser un modulo de nanofiltracion, microfiltracion o ultrafiltracion, para filtrar materia particulada relativamente pequena, tal como materia coloidal.
Haciendo referencia a la figura 2, la carcasa 16 externa del modulo 10 rodea al menos parcialmente una pluralidad de membranas 24 de filtracion dentro de la misma. La figura 2 solo muestra varias membranas 24 de filtracion por motivos de claridad de la estructura circundante y/o que interviene. Sin embargo, numerosas membranas 24 de filtracion estan alojadas preferiblemente dentro del modulo 10 de una manera generalmente densa o estrechamente empaquetada, aunque al menos ligeramente espaciada. Cada membrana 24 de filtracion es generalmente de forma tubular y esta formada preferiblemente por un material polimerico. Cada membrana 24 de filtracion puede estar formada por un material fibroso, de manera que cada membrana 24 de filtracion puede ser una fibra hueca. Cada membrana 24 de filtracion se extiende preferiblemente en general en paralelo al eje longitudinal A. Los extremos opuestos de cada membrana 24 de filtracion estan fijados preferiblemente en su sitio dentro del modulo 10 mediante una seccion 26 de inclusion (es decir, adhesiva) proxima a al menos uno, y mas preferiblemente a ambos, de los extremos 18, 20 del modulo 10 y/o en una parte de cada difusor 12, 14 de aireacion. Cada membrana 24 de filtracion es preferiblemente al menos parcialmente hueca de manera que al menos algo de lfquido puede fluir dentro de cada membrana 24 de filtracion o bien generalmente en paralelo o bien en perpendicular al eje longitudinal A (veanse las flechas de la figura 2).
Haciendo referencia a las figuras 1 y 1B-3, el primer difusor 12 de aireacion esta acoplado preferiblemente de manera fija a y/o dentro del primer extremo 18 del modulo 10. El primer difusor 12 de aireacion puede estar acoplado de manera permanente al modulo 10 o estar acoplado de manera retirable al mismo. Alternativamente, el primer difusor 12 de aireacion puede estar formado de manera solidaria y de manera unitaria con y/o dentro de al menos una parte del primer extremo 18 del modulo 10. El primer difusor 12 de aireacion incluye preferiblemente una base 28 y un adaptador 30. La base 28 del primer difusor 12 de aireacion esta acoplada preferiblemente de manera fija al adaptador 30 del primer difusor 12 de aireacion. La base 28 del primer difusor 12 de aireacion puede estar acoplada de manera permanente o de manera retirable (por ejemplo, de manera roscada) al adaptador 30 del primer difusor 12 de aireacion. Alternativamente, la base 28 del primer difusor 12 de aireacion puede estar formada de manera solidaria y de manera unitaria con el adaptador 30 del primer difusor 12 de aireacion. El adaptador 30 tiene preferiblemente una forma generalmente cilmdrica y la base 28 tiene preferiblemente forma de rueda (por ejemplo, cubo y radios), tal como se describe en detalle mas adelante. Sin embargo, la base 28 y el adaptador 30 del primer difusor 12 de aireacion no se limitan a una forma y/o configuracion de este tipo.
Haciendo referencia a la figura 3, la base 28 del primer difusor 12 de aireacion incluye preferiblemente un conducto 32 de gas y un conducto 34 de lfquido. El conducto 32 de gas de la base 28 del primer difusor 12 de aireacion esta separado flmdicamente del conducto 34 de lfquido de la base 28 del primer difusor 12 de aireacion. En otras palabras, el conducto 32 de gas es independiente y distinto del conducto 34 de lfquido. Un area de seccion transversal, tal como tomada desde arriba y/o desde debajo de la base 28 del primer difusor 12 de aireacion, del conducto 34 de lfquido de la base 28 es preferiblemente mayor que un area de seccion transversal correspondiente del conducto 32 de gas. Es deseable que el area de seccion transversal del conducto 34 de lfquido sea relativamente grande para minimizar la(s) perdida(s) de presion por friccion a traves del conducto 34 de lfquido.
Haciendo referencia a las figuras 1 y 2, el primer difusor 12 de aireacion incluye preferiblemente un elemento 31 de conexion que rodea al menos una parte de la base 28 y al menos una parte del adaptador 30. El elemento 31 de conexion tiene preferiblemente una forma generalmente concava y el adaptador 30 puede insertarse a traves de una abertura 31a central del mismo. El elemento 31 de conexion puede estar formado de manera solidaria y de manera unitaria con la base 28 y el adaptador 30, o el elemento 31 de conexion puede estar acoplado de manera retirable a los mismos. El elemento 31 de conexion incluye preferiblemente un orificio 36 de salida de fluido que permite que lfquido filtrado o tratado de otro modo salga del modulo 10 a traves del primer difusor 12 de aireacion despues de que el lfquido haya pasado a traves de o haya circulado de otro modo dentro del modulo 10 (vease la figura 2). En la primera realizacion, un area de seccion transversal del orificio 36 de salida de fluido, tomada generalmente en paralelo al eje longitudinal A, es preferiblemente al menos generalmente circular y mayor que la del conducto 32 de gas y el conducto 34 de lfquido de la base 28. Sin embargo, el orificio 36 de salida de fluido no se limita a un tamano, una forma y/o una configuracion de este tipo.
Haciendo referencia a las figuras 1B y 3, la base 28 del primer difusor 12 de aireacion incluye preferiblemente un cubo 38 central y al menos dos canales 40 que se extienden radialmente hacia fuera desde el cubo 38. Mas
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particularmente, la base 28 del primer difusor 12 de aireacion incluye al menos dos y preferiblemente cuatro canales 40 espaciados de manera equidistante que se extienden radialmente hacia fuera desde el cubo 38. Cada canal 40 esta en comunicacion de fluido con el conducto 32 de gas de la base 28 y es flmdicamente independiente del conducto 34 de lfquido de la base 28. Cada canal 40 tiene una o mas aberturas 42 espaciadas. Como se muestra en las figuras 1B y 3, cada abertura 42 puede estar formada por una punta de forma triangular, pero la presente invencion no se limita a ello. Un elemento 44 circunferencial se extiende preferiblemente alrededor de y esta en comunicacion de fluido con cada canal 40. Aunque se muestra que el elemento 44 circunferencial tiene una forma generalmente circular, la presente invencion no se limita a ello. De manera similar a cada canal 40, el elemento 44 circunferencial tiene preferiblemente una o mas aberturas 46 espaciadas para permitir que el gas pase a traves del mismo para airear la(s) membrana(s) 24 de filtracion dentro del modulo 10, tal como se describe en detalle mas adelante.
Haciendo referencia de nuevo a las figuras 1B-3, el adaptador 30 del primer difusor 12 de aireacion incluye preferiblemente un conducto 48 de gas y un conducto 50 de lfquido separado flmdicamente del conducto 48 de gas. Como se muestra en la figura 3, el conducto 48 de gas del adaptador 30 esta separado preferiblemente del conducto 50 de lfquido mediante una pared 90 interior que se extiende radialmente hacia dentro al interior del conducto 50 de lfquido. El adaptador 30 del primer difusor 12 de aireacion puede acoplarse preferiblemente de manera selectiva a la base 28 del primer difusor 12 de aireacion, de manera que el conducto 48 de gas del adaptador 30 esta en comunicacion de fluido con el conducto 32 de gas de la base 28 y el conducto 50 de lfquido del adaptador 30 esta en comunicacion de fluido con el conducto 34 de lfquido de la base 28. Como se muestra en las figuras 1B-3, el adaptador 30 del primer difusor 12 de aireacion incluye preferiblemente una abertura 52 de entrada de gas y una abertura 54 de entrada de lfquido. La abertura 52 de entrada de gas esta situada preferiblemente sobre y/o dentro de una pared lateral del adaptador 30 y la abertura 54 de entrada de lfquido esta situada preferiblemente sobre y/o dentro de una pared de base del adaptador 30. Como se muestra en la figura 3, la abertura 52 de entrada de gas puede estar roscada.
En funcionamiento, puede inyectarse lfquido de alimentacion en el conducto 50 de lfquido del adaptador 30 del primer difusor 12 de aireacion a traves de la abertura 54 de entrada de lfquido. El lfquido fluye o se inyecta de otro modo en el conducto 34 de lfquido de la base 28 y fluye a traves del mismo al interior del modulo 10 para filtrarse por la pluralidad de membranas 24 de filtracion. El lfquido de alimentacion que va a filtrarse penetra en las membranas 24 de filtracion, y el lfquido de filtrado fluye hacia arriba y/o hacia abajo en las mismas. De manera similar, el gas fluye o puede inyectarse de otro modo en el conducto 48 de gas del adaptador 30 a traves de la abertura 52 de entrada de gas. El gas fluye o se inyecta de otro modo en el conducto 32 de gas de la base 28 y fluye a traves del mismo (por ejemplo, a traves de una o mas de las aberturas 42, 46) y al interior del modulo 10 para airear la superficie externa de la pluralidad de membranas 24 de filtracion. En particular, el gas sale del primer elemento 12 de aireacion a traves de las aberturas 42, 46 y entra en contacto con las superficies exteriores de las membranas 24 de filtracion.
Haciendo referencia a las figuras 1 y 1A, el segundo difusor 14 de aireacion esta acoplado de manera fija a y/o dentro del segundo extremo 20 del modulo 10. El segundo difusor 14 de aireacion puede estar acoplado de manera permanente al modulo 10 o estar acoplado de manera retirable al mismo. Alternativamente, el segundo difusor 14 de aireacion puede estar formado de manera solidaria y de manera unitaria con y/o dentro de al menos una parte del segundo extremo 20 del modulo 10. El segundo difusor 14 de aireacion incluye preferiblemente una base 56 que es al menos sustancialmente similar a la base 28 del primer difusor de aireacion descrita en detalle anteriormente. Por ejemplo, la base 56 del segundo difusor 14 de aireacion incluye preferiblemente un conducto de gas (no mostrado, pero vease el conducto 32 de gas descrito en detalle anteriormente), un conducto de lfquido (no mostrado, pero vease el conducto 34 de lfquido descrito en detalle anteriormente) separado flmdicamente del conducto de gas, un cubo 58 central y al menos dos canales 60 que se extienden radialmente hacia fuera desde el cubo 58. Cada canal 60 esta en comunicacion de fluido con el conducto de gas y separado flmdicamente del conducto de lfquido de la base 56. Cada canal 60 tiene una o mas aberturas 62 espaciadas para permitir que el gas pase a traves del mismo. Un elemento 64 circunferencial se extiende preferiblemente alrededor de y esta en comunicacion de fluido con cada canal 60.
Como se muestra en la figura 1, el segundo difusor 14 de aireacion incluye preferiblemente un adaptador 57 y un elemento 59 de conexion que son preferiblemente sustancialmente similares al adaptador 30 y al elemento 31 de conexion del primer difusor 14 de aireacion. El elemento 59 de conexion incluye preferiblemente un orificio 37 de salida de fluido que permite que el lfquido filtrado o tratado de otro modo salga del modulo 10 despues de que el lfquido haya pasado a traves de o haya circulado de otro modo dentro del modulo 10. Debido a la combinacion de los dos orificios 36, 37 de salida de fluido espaciados, el filtrado o lfquido filtrado o tratado de otro modo puede salir del modulo 10 en ambos extremos 18, 20 del mismo. En la primera realizacion, un area de seccion transversal del orificio 37 de salida de fluido, tomada generalmente en perpendicular al eje longitudinal A, es preferiblemente al menos generalmente circular. Sin embargo, el orificio 37 de salida de fluido del segundo difusor de aireacion no se limita a una forma y/o configuracion de este tipo. En la primera realizacion, la base 56 del segundo difusor 14 de aireacion es identica a la base 28 del primer difusor 12 de aireacion.
El modulo 10 tiene y/o puede hacerse funcionar preferiblemente en una primera configuracion (vease la figura 1) y
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una segunda configuracion que esta al menos generalmente invertida con respecto a la primera configuracion. El gas fluye o puede inyectarse de otro modo en el modulo 10 a traves del primer difusor 12 de aireacion cuando el modulo 10 esta en la primera configuracion, y el gas fluye o puede inyectarse de otro modo en el modulo 10 a traves del segundo difusor 14 de aireacion cuando el modulo 10 esta en la segunda configuracion. En funcionamiento en la segunda configuracion, el gas fluye o puede inyectarse de otro modo en el conducto de gas de la base 56 del segundo difusor 14 de aireacion. En la segunda configuracion, el gas fluye o puede inyectarse de otro modo desde el conducto de gas de la base 56 a y a traves de los canales 60 y fuera del segundo difusor 14 de aireacion a traves de las aberturas 62 y al interior del modulo 10 para airear la pluralidad de membranas 24 de filtracion. La capacidad para funcionar en cualquiera o en ambas configuraciones primera y segunda permite airear las membranas 24 de filtracion dentro del modulo 10 mas facil y/o mas rapidamente.
Como se muestra en la figura 1, el lfquido y el gas se inyectan preferiblemente en el modulo 10 y se permite que salgan del modulo 10 mediante el funcionamiento de una de una pluralidad de valvulas, tal como se describe en detalle mas adelante. El lfquido se inyecta preferiblemente en el modulo 10 para filtrar o tratar de otro modo el lfquido. El gas se inyecta preferiblemente en el modulo 10 para limpiar las membranas 24 de filtracion dentro del modulo 10. Tal como se describe en detalle mas adelante, el lfquido y el gas pueden inyectarse en el modulo 10 o bien en serie (es decir, uno despues de otro) o en paralelo (es decir, simultaneamente).
Un metodo de funcionamiento del modulo 10 incluye preferiblemente inyectar lfquido en el conducto 50 de lfquido del adaptador 30 del primer difusor 12 de aireacion, preferiblemente abriendo una valvula 66 de alimentacion (vease la figura 1) conectada a o asociada con el modulo 10 (etapa 1). La valvula 66 de alimentacion se muestra abierta en la figura 1. El lfquido se desplaza preferiblemente desde el conducto 50 de lfquido del adaptador 30 del primer difusor 12 de aireacion al interior de y a traves del conducto 34 de lfquido de la base 28 del primer difusor 12 de aireacion, y entonces al interior del modulo 10 para entrar en contacto con las membranas 24 de filtracion dentro del modulo 10. Durante la inyeccion de lfquido que va a filtrarse en el modulo 10, una valvula 68 de gas, una valvula 70 de drenaje y una valvula 72 de ventilacion de gas estan todas preferiblemente al menos inicialmente cerradas, como se muestra en la figura 1. Sin embargo, una valvula 74 de filtrado esta preferiblemente al menos inicialmente abierta, como se muestra en la figura 1. La valvula 74 de filtrado esta conectada preferiblemente de manera operativa a ambos orificios 36, 37 de salida de fluido. Despues de que el lfquido entre en contacto con las membranas 24 de filtracion y se filtre o se trate de otro modo, el lfquido filtrado sale del modulo 10 pasando a traves de uno o ambos de los orificios 36, 37 de salida de fluido (etapa 2). Las etapas 1 y 2 pueden realizarse en serie o en paralelo.
Durante las etapas 1 y 2 anteriores, tiende a acumularse materia particulada sobre y/o dentro de las membranas 24 de filtracion y el interior del modulo 10. Para continuar filtrando de manera eficaz y eficiente lfquido, la materia particulada debe eliminarse de las membranas 24 de filtracion y el interior del modulo 10. Para ello, preferiblemente se detiene al menos temporalmente la inyeccion de lfquido en los conductos 34, 50 de lfquido del primer difusor 12 de aireacion (etapa 3). Esto puede realizarse cerrando la valvula 66 de alimentacion. Ademas, preferiblemente tambien se detiene al menos temporalmente la salida del lfquido del modulo 10 (etapa 4), lo que puede llevarse a cabo permitiendo simplemente que todo el lfquido filtrado drene desde el modulo 10 a traves de los orificios 36, 37 de salida de fluido o cerrando la valvula 74 de filtrado. Las tapas 3 y 4 pueden realizarse en serie o en paralelo.
A continuacion, el gas se inyecta preferiblemente en el conducto 48 de gas del adaptador 30 del primer difusor 12 de aireacion (etapa 5). Esto puede llevarse a cabo abriendo la valvula 68 de gas. El gas se desplaza preferiblemente desde el conducto 48 de gas del adaptador 30 del primer difusor 12 de aireacion y al interior y a traves del conducto 32 de gas de la base 28, y entonces en el interior del modulo 10 para entrar en contacto con las membranas 24 de filtracion dentro del modulo 10 para lavar las membranas 24 de filtracion. Preferiblemente tambien se permite al menos temporalmente que el gas salga del modulo 10 abriendo la valvula 72 de ventilacion de gas (etapa 6). El ayuda esencialmente a limpiar las membranas 24 de filtracion y el interior del modulo 10 soltando la materia particulada de sus superficies. Las etapas 5 y 6 pueden realizarse en serie o en paralelo.
Entonces, preferiblemente al menos temporalmente se impide que el gas salga del modulo 10 (etapa 7). Esto puede realizarse cerrando la valvula 72 de ventilacion de gas. A continuacion, preferiblemente al menos temporalmente se permite que al menos algo de la materia particulada lavada de las membranas 24 de filtracion como resultado de la inyeccion de gas en el modulo 10 drene desde o salga de otro modo del modulo 10 (etapa 8). Esto puede llevarse a cabo abriendo la valvula 70 de drenaje. Las etapas 7 y 8 se realizan preferiblemente en paralelo, y se consideran generalmente las primeras etapas de “lavado con aire y drenaje”. Al mismo tiempo, preferiblemente se inyecta de manera continua gas en el modulo 10, tal como se describio anteriormente en la etapa 5, lo que promueve el drenaje de la materia particulada.
El drenaje de la materia particulada se detiene entonces preferiblemente al menos temporalmente (etapa 9). Esto puede llevarse a cabo permitiendo simplemente que toda la materia particulada drene desde el modulo 10 o cerrando la valvula 70 de drenaje. Preferiblemente se permite que el gas en el modulo 10 salga del modulo 10 (etapa 10). Esto puede realizarse abriendo la valvula 72 de ventilacion de gas. Las etapas 9 y 10 se realizan preferiblemente en paralelo. El lfquido se inyecta preferiblemente en el conducto 50 de lfquido del adaptador 30 del primer difusor 12 de aireacion, y preferiblemente fluye al interior y a traves del conducto 34 de lfquido de la base 30 del primer difusor 12 de aireacion y al interior del modulo 10 (etapa 11). Esto puede realizarse abriendo la valvula 66
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de alimentacion. La etapa 11 puede realizarse en serie o en paralelo con las etapas 9 y 10. Las etapas 9-11 se consideran generalmente las etapas de “lavado con aire y rellenado”. Al mismo tiempo, preferiblemente se inyecta gas de manera continua en el modulo 10, tal como se describio anteriormente en la etapa 5.
La inyeccion de lfquido en el modulo 10 preferiblemente se detiene al menos temporalmente (etapa 12). Esto puede realizarse cerrando la valvula 66 de alimentacion. Preferiblemente se impide que el gas en el modulo 10 salga del modulo 10 (etapa 13). Esto puede realizarse cerrando la valvula 72 de ventilacion de gas. Las etapas 12 y 13 se realizan preferiblemente en paralelo. Preferiblemente se permite al menos temporalmente que al menos algo de la materia particulada lavada de las membranas 24 de filtracion como resultado de la inyeccion de gas en el modulo 10 drene desde o salga de otro modo del modulo 10 (etapa 14). La etapa 14 puede realizarse en serie o en paralelo con las etapas 12 y 13. Las etapas 12-14 se consideran generalmente las segundas etapas “de lavado con aire y drenaje”. Al mismo tiempo, preferiblemente se inyecta de manera continua gas en el modulo 10, tal como se describio anteriormente en la etapa 5.
Entonces preferiblemente se detiene al menos temporalmente el drenaje de la materia particulada (etapa 15). Esto puede llevarse a cabo permitiendo simplemente que toda la materia particulada drene desde el modulo 10 o cerrando la valvula 70 de drenaje. Preferiblemente se detiene la inyeccion de gas en el modulo 10 (etapa 16). Esto puede llevarse a cabo cerrando la valvula 68 de gas. Preferiblemente tambien se permite al menos temporalmente que el gas salga del modulo 10 (etapa 17). Esto puede llevarse a cabo abriendo la valvula 72 de ventilacion de gas. El lfquido se inyecta en el conducto 50 de lfquido del adaptador 30 del primer difusor 12 de aireacion y preferiblemente fluye al interior y a traves del conducto 34 de lfquido de la base 30 del primer difusor 12 de aireacion y al interior del modulo 10 (etapa 18). Esto puede realizarse abriendo la valvula 66 de alimentacion. Las etapas 15, 16, 17 y 18 se realizan preferiblemente en paralelo, pero uno o mas de estas etapas pueden realizarse en serie. Las etapas 15-18 se consideran generalmente las etapas “de rellenado”.
Finalmente, preferiblemente se impide que el gas en el modulo 10 salga del modulo 10 (etapa 19). Esto puede realizarse cerrando la valvula 72 de ventilacion de gas. Preferiblemente se permite que el lfquido filtrado salga del modulo 10 (etapa 20). Esto puede realizarse abriendo la valvula 74 de filtrado. Las etapas 19 y 20 se realizan preferiblemente en paralelo, pero pueden realizarse en serie. Las etapas 1-20 descritas anteriormente pueden repetirse para filtrar o tratar de otro modo el lfquido y limpiar las membranas 24 de filtracion. Se prefiere que las etapas 1-20 duren aproximadamente seis minutos o menos hasta completarse. Algunas de las etapas 1-20 pueden omitirse o realizarse en una secuencia diferente, segun se desee.
Las figuras 4-7 muestran una segunda realizacion del primer difusor 112 de aireacion de la presente invencion. Los numeros de referencia de la segunda realizacion pueden distinguirse de los de la primera realizacion por la adicion de un cien (100), pero por lo demas indican los mismos elementos o elementos similares que los indicados en la primera realizacion, excepto si se especifica de otro modo. Al menos determinadas partes del primer difusor 112 de aireacion de la segunda realizacion, tal como el adaptador 130, son sustancialmente similares a las de la primera realizacion descrita anteriormente. La descripcion de determinadas similitudes entre las realizaciones puede omitirse en el presente documento por motivos de brevedad y conveniencia, y, por tanto, no es limitativa.
Como se muestra en las figuras 5 y 6, el adaptador 130 del primer difusor 112 de aireacion de la segunda realizacion incluye la abertura 152 de entrada de gas en una pared lateral vertical del mismo y una abertura 154 de entrada de lfquido en una base del mismo. La abertura 154 de entrada de lfquido esta conectada flmdicamente con el conducto 150 de lfquido del adaptador 130. De manear similar, la abertura 152 de entrada de gas esta conectada flmdicamente con el conducto de gas (no mostrado) del adaptador 130. Como se muestra en la figura 6, el conducto de gas del adaptador 130 esta separado del conducto 150 de lfquido por la pared 190 interior que se extiende radialmente hacia dentro al interior del conducto 150 de lfquido.
Una caractenstica distintiva de la segunda realizacion es que la base 128, como se muestra en las figuras 4 y 7, no incluye un elemento circunferencial. Al contrario, al menos uno y preferiblemente la pluralidad de canales 140 radiales espaciados se extienden radialmente hacia fuera desde el cubo 138 central. En la segunda realizacion, la base 128 del primer difusor 112 de aireacion incluye ocho canales 140. Cada canal 140 tiene una o mas aberturas 142 que permiten que el gas salga del primer difusor 112 de aireacion. Un extremo primero o interno de cada canal 140 esta acoplado de manera fija al cubo 138 central y un extremo segundo o externo opuesto de cada canal 140 esta libre o no conectado de otro modo a otra estructura. Como se muestra en la figura 7, el cubo 138 central rodea el conducto 132 de gas y el conducto 134 de lfquido de la base 128.
Se entiende que esta invencion no se limita a las realizaciones particulares dadas a conocer, sino que pretende cubrir la presente invencion tal como se define mediante las reivindicaciones adjuntas.

Claims (10)

  1. 5
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    20
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  2. 2.
    30 3.
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  3. 4.
    40
  4. 5. 45
  5. 6.
    50
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    60
  6. 7.
    REIVINDICACIONES
    Difusor (12, 14) de aireacion para un modulo (10) de tratamiento de Ifquido a presion, que tiene una pluralidad de membranas (24) de filtracion tubulares fijadas en el modulo mediante una seccion (26) de inclusion, comprendiendo el difusor:
    una base (28) que tiene un conducto (32) de gas, un conducto (34) de lfquido separado flmdicamente del conducto (32) de gas, un cubo (38) central, y al menos dos canales (40) que se extienden radialmente hacia fuera desde el cubo (38), estando cada canal (40) en comunicacion de fluido con el conducto (32) de gas y separado flmdicamente del conducto (34) de lfquido, teniendo cada canal (40) al menos una abertura (42) para airear la al menos una membrana (24) de filtracion dentro del modulo (10), y
    un adaptador (30) que incluye un conducto (48) de gas que tiene una entrada de gas y un conducto (50) de lfquido que tiene una entrada de lfquido y que esta separado flmdicamente del conducto (48) de gas, estando el adaptador (30) fijado al cubo (38), de manera que el conducto (48) de gas del adaptador esta en comunicacion de fluido con el conducto (32) de gas de la base (28) y el conducto (50) de lfquido del adaptador esta en comunicacion de fluido con el conducto (34) de lfquido de la base (28),
    en el que puede inyectarse lfquido en el conducto (34) de lfquido de la base (28), fluyendo el lfquido axialmente a traves del cubo (38) y al interior del modulo en un lado de las membranas (24) de filtracion para filtrarse por las membranas (24) de filtracion dentro del modulo, y
    en el que puede inyectarse gas en el conducto (32) de gas de la base, fluyendo el gas a traves del cubo (38) y fuera del difusor a traves de las aberturas (42) de los al menos dos canales (40) para airear el un lado de las membranas (24) de filtracion dentro del modulo.
    Difusor (12, 14) de aireacion segun la reivindicacion 1, en el que cada canal (40) incluye una pluralidad de aberturas (42) espaciadas.
    Difusor (12, 14) de aireacion segun la reivindicacion 1 o 2, que comprende ademas:
    un elemento (31) de conexion que rodea al menos parcialmente al menos una parte de la base (28) y al menos una parte del adaptador (30), teniendo el elemento (31) de conexion un orificio (36) de salida de fluido a traves del cual el lfquido filtrado sale del modulo (10).
    Difusor (12, 14) de aireacion segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, comprendiendo ademas la base (28):
    un elemento (44) circunferencial que se extiende alrededor de y en comunicacion de fluido con los al menos dos canales (40), teniendo el elemento circunferencial al menos una abertura para airear el al menos un elemento de filtracion dentro del modulo.
    Difusor de aireacion segun la reivindicacion 4, en el que el elemento (44) circunferencial tiene una pluralidad de aberturas (42) espaciadas.
    Combinacion de modulo (10) de tratamiento de lfquido a presion y al menos un difusor (12, 14) de aireacion, comprendiendo la combinacion:
    un modulo (10) de tratamiento de lfquido a presion que incluye una carcasa (16) externa que tiene un primer extremo (18) y un segundo extremo (20) opuesto, un eje longitudinal de la carcasa (16) externa que se extiende desde el primer extremo (18) hasta el segundo extremo (20), rodeando la carcasa (16) externa una pluralidad de membranas (24) de filtracion dentro de la misma, extendiendose cada membrana (24) de filtracion generalmente en paralelo al eje longitudinal; y
    un primer difusor (12) de aireacion segun la reivindicacion 1 acoplado al primer extremo (18) del modulo (10), en la que puede inyectarse lfquido en el conducto (34) de lfquido de la base (28) del primer difusor (12) de aireacion, fluyendo el lfquido axialmente a traves del cubo (38) del primer difusor (12) de aireacion y al interior del primer extremo (18) del modulo (20) en un lado de las membranas (24) de filtracion para filtrarse por la pluralidad de membranas (24) de filtracion, y en la que puede inyectarse gas en el conducto (32) de gas de la base (28) del primer difusor (12) de aireacion, fluyendo el gas a traves del cubo (38) del primer difusor (12) de aireacion y al interior del modulo (10) en el primer extremo (18) del modulo (10) en el un lado de las membranas (24) de filtracion para airear la pluralidad de membranas (24) de filtracion.
    Combinacion segun la reivindicacion 6, que comprende ademas:
    un segundo difusor (14) de aireacion segun la reivindicacion 1 acoplado al segundo extremo (20) del
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    modulo (10), en la que puede inyectarse gas en el conducto (32) de gas del segundo difusor (14) de aireacion, fluyendo el gas a traves del cubo (38) del segundo difusor (14) de aireacion y fuera del segundo difusor (14) de aireacion a traves de la al menos una abertura para airear la pluralidad de membranas (24) de filtracion.
  7. 8. Combinacion segun la reivindicacion 6 o 7, que comprende ademas:
    un elemento (31) de conexion que rodea al menos parcialmente al menos una parte del adaptador (30), teniendo el elemento (31) de conexion un orificio (36) de salida de fluido a traves del cual el lfquido filtrado sale del modulo (10).
  8. 9. Combinacion segun una cualquiera de las reivindicaciones 6 a 8, en la que los canales de los difusores (12, 14) de aireacion primero y segundo tienen una pluralidad de aberturas (42) espaciadas.
  9. 10. Combinacion segun una cualquiera de las reivindicaciones 6 a 9, en la que las bases de los difusores (12, 14) de aireacion primero y segundo comprenden ademas cada uno:
    un elemento (44, 46) circunferencial que se extiende alrededor de y en comunicacion de fluido con los al menos dos canales (60), teniendo el elemento (44, 46) circunferencial al menos una abertura (42) para airear el al menos un elemento de filtracion dentro del modulo (10).
  10. 11. Combinacion segun la reivindicacion 10, en la que el elemento (44, 46) circunferencial tiene una pluralidad de aberturas espaciadas.
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