ES2954500T3 - Aparato de filtración - Google Patents

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ES2954500T3 ES19706481T ES19706481T ES2954500T3 ES 2954500 T3 ES2954500 T3 ES 2954500T3 ES 19706481 T ES19706481 T ES 19706481T ES 19706481 T ES19706481 T ES 19706481T ES 2954500 T3 ES2954500 T3 ES 2954500T3
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Abstract

Un aparato de filtración (10) para filtrar partículas de un fluido, comprendiendo el aparato de filtración (10) un recipiente de filtración (12); -al menos un elemento filtrante (14) para eliminar partículas del fluido que pasa a través del mismo, estando dispuesto el al menos un elemento filtrante (14) para moverse a lo largo de un camino (20) hacia el interior del recipiente de filtración (12) y fuera del recipiente de filtración (12); una entrada de filtración (16) dispuesta para transportar una mezcla de partículas y fluido al al menos un elemento de filtración (14) dentro del recipiente de filtración (12); y una salida de filtración (18) dispuesta para transportar fluido, filtrado por al menos un elemento de filtración (14), fuera del recipiente de filtración (12); en donde el aparato de filtración (10) está configurado para establecer una presión diferencial sobre al al menos un elemento filtrante (14) dentro del recipiente de filtración (12). También se proporciona un método para filtrar partículas del fluido. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Aparato de filtración
Campo técnico de la invención
La presente divulgación generalmente se relaciona con la filtración. En particular, se proporciona un aparato de filtración para filtrar partículas a partir de un líquido.
Antecedentes
Hoy en día se realizan varios tipos de filtración de fluidos, por ejemplo, filtrando aguas residuales para proteger el medio ambiente, o filtrando fluidos industriales para mejorar los procesos industriales. Las instalaciones conocidas de filtración de aguas residuales son a menudo voluminosas y muy intensivas en energía, y se pueden utilizar grandes cantidades de productos químicos, por ejemplo, para la floculación. El residual del filtrado o lodo generado por este proceso de filtración también tiene un alto contenido de agua, a menudo más del 90 %. El lodo de alto contenido de agua se transporta típicamente a instalaciones remotas para secar el lodo. Tanto el transporte como el secado pueden implicar el uso de grandes cantidades de combustibles fósiles, lo que resulta en un alto impacto ambiental.
La descarga de partículas en el medio ambiente también es una preocupación creciente. Las partículas vertidas en los lagos pueden contribuir a la fertilización excesiva y pueden bloquear la luz solar para las plantas que están en el fondo del lago. Cada vez más partículas de plástico también se descargan en el medio ambiente. Muchos tipos de partículas de plástico tienen la misma densidad que el agua y, por lo tanto, no caen al fondo, lo que hace que estas partículas sean más difíciles de recoger.
US 3358834 A revela un aparato para filtrar líquidos. El aparato consta de un tanque de sumidero, un medio de filtro, un transportador sin fin para soportar el medio de filtro montado para moverse alrededor del tanque de sumidero, un distribuidor de líquido y un tubo de descarga. El espacio subyacente al medio de filtro se evacua para producir un vacío parcial o una presión absoluta inferior a la atmosférica para promover y controlar el flujo de líquido y aire a través del medio de filtro.
EP 0668094 A2 revela un ensamble de filtro que consta de un recipiente de recolección, una correa de filtro sin fin, una cámara de succión y una bomba de succión. La bomba de succión se utiliza para generar un vacío en la cámara de succión, lo que hace que la suspensión se filtre.
Breve descripción de la invención
Uno de los objetivos de la presente divulgación es proporcionar un aparato de filtración que tenga una filtración eficiente. Otro objetivo de la presente divulgación es proporcionar un aparato de filtración que sea eficiente en energía.
Un objetivo aún más de la presente divulgación es proporcionar un aparato de filtración que tenga una alta capacidad de filtración.
Un objetivo aún más de la presente divulgación es proporcionar un aparato de filtración que sea respetuoso con el medio ambiente, por ejemplo, que requiera menos uso de productos químicos nocivos para el medio ambiente.
Un objetivo aún más de la presente divulgación es proporcionar un aparato de filtración que permita largas operaciones de filtración continua sin interrupción.
Un objetivo aún más de la presente divulgación es proporcionar un aparato de filtración que tenga un diseño compacto. Un objetivo aún más de la presente divulgación es proporcionar un aparato de filtración que permita una instalación simple, como una instalación flexible y/o la habilitación de un reacondicionamiento.
Un objetivo aún más de la presente divulgación es proporcionar un aparato de filtración que resuelva varios o todos los objetivos anteriores en combinación.
De acuerdo con un aspecto, se proporciona un aparato de filtración para filtrar partículas de un líquido, de acuerdo con la reivindicación 1.
Una columna de líquido se puede acomodar dentro del recipiente de filtración en el elemento filtrante. El peso de esta columna de líquido genera una sobrepresión en el elemento filtrante, es decir, aguas arriba del elemento filtrante. La presión diferencial puede estar constituida por una diferencia de presión entre una presión aguas arriba (por ejemplo, geodéticamente arriba) de al menos el elemento filtrante dentro del recipiente de filtración, y una presión aguas abajo (por ejemplo geodéticamente abajo) del elemento filtrante. La presión diferencial hace que el fluido sea aspirado a través del elemento filtrante dentro del recipiente de filtración.
Al mover el elemento filtrante fuera del recipiente de filtración, se pueden llevar a cabo varios tratamientos del elemento filtrante fuera de una zona de filtración sin interrumpir una operación de filtración del aparato de filtración. Por ejemplo, una sección de un elemento filtrante sin fin (o un casete que comprende un elemento filtrante) puede limpiarse fuera del recipiente de filtración, mientras que otra sección del elemento filtrante sin fin (u otro casete que comprende un elemento filtrante) se coloca dentro del recipiente de filtración para la filtración de partículas.
A lo largo de la presente divulgación, el fluido del cual se filtran las partículas por medio del aparato de filtración puede ser líquido. En particular, el aparato de filtración de acuerdo con la presente divulgación puede configurarse para filtrar partículas, y opcionalmente también sustancias, del agua.
El aparato de filtración se puede utilizar para filtrar el agua de entrada y/o salida de un tanque de piscicultura, por ejemplo, de partículas de plástico y otras partículas como piojos de salmón. En la piscicultura, la necesidad de filtrar el agua de entrada y el agua de salida suele ser grande. Los flujos de agua típicos están en el rango de 6 m3/s a 15 m3/s.
Como otro ejemplo, el aparato de filtración de acuerdo con la presente divulgación puede ser utilizado para purificar el agua municipal, y/o para filtrar partículas, tales como excrementos y alimentos, de las aguas residuales antes de regresar al medio ambiente. El aparato de filtración puede estar integrado en un sistema de aguas residuales. En este caso, la presión diferencial para el aparato de filtración se puede establecer por diseño, es decir, el aparato de filtración se puede integrar de modo que se establezca una presión diferencial óptima durante el funcionamiento normal del sistema de aguas residuales.
El aparato de filtración de acuerdo con la presente divulgación puede utilizarse para filtrar partículas de plástico, tales como microplásticos que tienen tamaños de partículas de menos de 0,5 mm. El aparato de filtración de acuerdo con la presente divulgación también se puede utilizar para filtrar diversas sustancias, tales como grasa o excrementos, del líquido.
Como otro ejemplo, el aparato de filtración de acuerdo con la presente divulgación puede utilizarse para filtrar varios fluidos industriales, por ejemplo, para filtrar varios líquidos para la limpieza de tuberías o fluidos en sistemas hidráulicos.
Como otro ejemplo, el aparato de filtración de acuerdo con la presente divulgación puede utilizarse para separar el aceite del agua. Esto es útil en relación con los derrames de aceite. Por ejemplo, el aparato de filtración puede utilizarse para filtrar el aceite del agua de mar en una mezcla recogida desde dentro de una barrera de contención. Se pueden bombear grandes volúmenes de la mezcla a un aparato de filtración a bordo de un buque para una filtración de alta capacidad. El filtrado, es decir, el agua limpia, se puede descargar de vuelta al mar. Este tipo de filtración será particularmente eficaz en agua fría donde la viscosidad del aceite se vuelve muy alta en relación con el agua. Dado que las barreras de contención son sensibles a las olas, el aparato de filtración de acuerdo con la presente divulgación puede proporcionar un excelente complemento a las barreras de contención.
El aparato de filtración de acuerdo con la presente divulgación, por ejemplo, puede configurarse para manejar un flujo de 5 m3/s a 15 m3/s, como 10 m3/s. Cuando el flujo de fluido transportado por la entrada de filtración es de 8 m3/s, la presión diferencial a través del elemento filtrante dentro del recipiente de filtración puede estar entre 100 Pa (1 mbar) y 260 kPa (2600 mbar). Cuando el flujo volumétrico de fluido por área es de 5 l/cm2/min, la presión diferencial puede ser de al menos 5 kPa (50 mbar), como 10 kPa (100 mbar) a 600 kPa (6000 mbar).
Además de establecer la presión diferencial, el aparato de filtración puede configurarse para controlar la presión diferencial sobre al menos un elemento filtrante dentro del recipiente de filtración. De esta manera, también se puede controlar el flujo de fluido a través del elemento filtrante. El control de la presión diferencial puede ser continuo. El control de la presión diferencial se puede realizar controlando una sobrepresión aguas arriba del elemento filtrante al menos en el interior del recipiente de filtración, y/o controlando una presión insuficiente aguas abajo del elemento filtrante.
Al menos un elemento filtrante puede estar configurado para separar partículas por encima de un cierto tamaño del fluido. A lo largo de la presente divulgación, al menos un elemento filtrante puede estar constituido por un único elemento filtrante, como un elemento filtrante sin fin, o por una pluralidad de elementos filtrantes, por ejemplo, organizados secuencialmente a lo largo de la trayectoria.
Al menos el elemento de filtrado puede estar dispuesto para circular a lo largo de la trayectoria. La circulación, por ejemplo, puede realizarse por medio de un tambor giratorio o por medio de una cinta transportadora.
La trayectoria puede comprender una sección baja, bajada en el recipiente de filtración. Por lo tanto, al menos el elemento filtrante puede ser transportado a través de un fluido contenido en el recipiente de filtración. El elemento filtrante se puede sumergir así en el fluido dentro del recipiente de filtración.
A lo largo de la presente divulgación, una mezcla que contiene partículas y fluido suministrado al elemento filtrante puede denominarse alimentación, un fluido filtrado por el elemento filtrante puede denominarse un filtrado y las partículas eliminadas por el elemento filtrante pueden denominarse residual del filtrado.
El elemento filtrante colocado dentro del recipiente de filtración proporciona una zona de filtración. El aparato de filtración puede comprender otras zonas de filtración. Por ejemplo, el aparato de filtración puede comprender además un filtro grueso para filtrar el fluido aguas arriba del al menos un elemento filtrante dentro del recipiente de filtración. El filtro grueso puede configurarse, por ejemplo, para eliminar partículas gruesas y/o diversas sustancias, como la grasa. Según un ejemplo, el filtro grueso tiene un tamaño de malla de 3 mm o más.
El recipiente de filtración puede comprender una parte inferior y paredes laterales levantadas desde la parte inferior. La trayectoria puede extenderse hacia el interior del recipiente de filtración, pasar entre la parte inferior y la entrada de filtración, y extenderse desde el interior del recipiente de filtración. Según un ejemplo, el recipiente de filtración tiene una profundidad de al menos 0,5 m, como al menos 1 m.
El recipiente de filtración y al menos un elemento filtrante pueden configurarse de forma que cualquier fluido de la entrada de filtración debe pasar a través del elemento filtrante dentro del recipiente de filtración para llegar a la salida de filtración. Es decir, la única manera de que el fluido de la entrada de filtración llegue a la salida de filtración es a través del elemento filtrante dentro del recipiente de filtración. Por ejemplo, una anchura del elemento filtrante perpendicular a la trayectoria y una anchura interior del recipiente de filtración perpendicular a la trayectoria pueden ser iguales o sustancialmente iguales.
Al menos un elemento filtrante puede comprender un elemento filtrante sin fin dispuesto para moverse a lo largo de la trayectoria. Con este fin, el aparato de filtración puede además comprender al menos dos rodillos. El elemento filtrante sin fin se puede colocar alrededor de al menos los dos rodillos. El elemento filtrante sin fin puede, por ejemplo, estar soportado por una cinta transportadora sin fin impulsada alrededor de los rodillos. La cinta transportadora puede tener una permeabilidad muy alta, por ejemplo, sustancialmente más alta que el elemento filtrante soportado en la cinta transportadora. Como alternativa, una pluralidad de elementos filtrantes se puede unir a la cinta. En cualquier caso, la cinta puede soportar la totalidad o una carga sustancial de la mezcla de partículas y líquido.
El uso de un elemento filtrante sin fin que se mueve a lo largo de una trayectoria tanto dentro como fuera del recipiente de filtración permite una instalación flexible, ya que la trayectoria fuera del recipiente de filtración se puede adaptar fácilmente a un sitio de instalación específico. Por ejemplo, se puede cambiar la posición de un dispositivo de limpieza con respecto al recipiente de filtración.
La trayectoria puede comprender dos secciones geodéticamente altas y una sección geodéticamente baja entre las dos secciones altas, y la sección baja puede estar dispuesta dentro del recipiente de filtración. Las dos secciones altas pueden o no estar constituidas por los puntos geodéticamente más altos de la trayectoria. La sección baja y las dos secciones altas de acuerdo con la presente divulgación pueden establecerse por medio de una cinta transportadora o un tambor. En caso de que al menos un elemento filtrante, por ejemplo, un elemento filtrante sin fin, esté soportado por un tambor giratorio, el tambor puede tener una permeabilidad muy alta, por ejemplo, sustancialmente mayor que el elemento filtrante soportado por el tambor.
Al menos un elemento filtrante puede configurarse para eliminar partículas de un tamaño inferior a 100 |jm, como por ejemplo, menos de 50 jm . Por ejemplo, al menos un elemento filtrante puede comprender tamaños de poro de 5 jm a 40 jm . Los microplásticos tienen un tamaño de partícula inferior a 0,5 mm. Por lo tanto, la mayoría de los microplásticos se pueden eliminar mediante el elemento filtrante. Los tamaños de poro más grandes requieren presiones diferenciales más bajas y viceversa.
Además del tamaño del poro, la permeabilidad del elemento filtrante y/o la viscosidad del fluido pueden considerarse para determinar una presión diferencial óptima. Una mayor permeabilidad del elemento filtrante puede requerir presiones diferenciales más bajas y viceversa. Una viscosidad más alta del fluido puede requerir presiones diferenciales más altas y viceversa.
Al menos el elemento filtrante puede comprender una tela metálica, como una tela metálica o una tela metálica de aleación, que tiene una geometría de poro tridimensional. Tal elemento filtrante proporciona una alta permeabilidad. La tela de alambre puede comprender alambres de urdimbre y alambres de trama que se cruzan entre sí y entrelazados por un patrón de tejido. Los alambres de urdimbre pueden formarse en al menos dos configuraciones diferentes para definir alambres de urdimbre de primer y segundo tipo. Una longitud del primer tipo de alambres de urdimbre puede desviarse de una longitud del segundo tipo de alambres de urdimbre en relación con una unidad de longitud particular. Los poros pueden formarse en intersticios entre secciones de dos alambres de urdimbre vecinos y secciones de cruce de dos alambres de trama vecinos.
Un ejemplo de tela metálica según la presente divulgación es Minimesh ® RPD HIFLO-S vendido por Haver & Boecker, como RPD HIFLO 5 S, 10 S, 15 S, 20 S, 30 S o 40 S. Tales paños de alambre tienen permeabilidad excepcionalmente alta y mayor capacidad de carga de residuos del filtrado en comparación con otros filtros del mismo tamaño de poro, y pueden realizar filtración en una amplia gama de presiones diferenciales. Otro ejemplo de un paño de alambre de acuerdo con la presente divulgación también se describe en la solicitud de patente de EE.Uu . US 2011290369 A1. Al menos un elemento filtrante puede ser resistente al ácido, a la corrosión, a la presión y/o a la temperatura.
El aparato de filtración puede comprender además al menos un dispositivo de limpieza fuera del recipiente de filtración, y al menos el elemento filtrante puede estar dispuesto para moverse a lo largo de la trayectoria más allá del dispositivo de limpieza para la limpieza de al menos el elemento filtrante por el dispositivo de limpieza. La limpieza de al menos el elemento filtrante se puede realizar fuera de la zona de filtración dentro del recipiente de filtración, por ejemplo, en una zona de limpieza. Por lo tanto, la limpieza se puede separar del proceso de filtración. El dispositivo de limpieza puede, por ejemplo, estar compuesto por una cuchilla neumática, un rascador, un imán o un baldeador para limpiar al menos un elemento filtrante.
Al separar la zona de limpieza y la zona de filtración, se puede realizar una operación de filtración por el aparato de filtración continuamente durante largos períodos de tiempo. Durante la operación continua, la mezcla de partículas y fluido puede transportarse a una sección limpia de un elemento filtrante sin fin dentro del recipiente de filtración. Por lo tanto, la mezcla de entrada siempre “verá”, o estará expuesta a, un elemento filtrante limpio dentro del recipiente de filtración.
El aparato de filtración puede comprender además por lo menos un dispositivo de secado fuera del recipiente de filtración, y por lo menos el elemento filtrante puede estar dispuesto para moverse a lo largo de la trayectoria más allá del dispositivo de secado para secar las partículas extraídas de al menos el elemento filtrante. El secado de las partículas filtradas se puede realizar fuera de la zona de filtración dentro del recipiente de filtración, por ejemplo, en una zona de secado. Por lo tanto, el secado se puede separar del proceso de filtración. Además de la limpieza y el secado, otro ejemplo del tratamiento del elemento filtrante que se puede realizar fuera de la zona de filtración es la esterilización.
El aparato de filtración consta de un dispositivo de presión dispuesto para controlar la presión diferencial sobre el elemento filtrante dentro del recipiente de filtración. El dispositivo de presión puede, por ejemplo, estar dispuesto para generar una presión insuficiente aguas abajo del elemento filtrante. Además, el dispositivo de presión puede estar dispuesto para proporcionar un control continuo de la presión diferencial.
El aparato de filtración comprende además un volumen de recolección para recibir el fluido filtrado desde la salida de filtración, y una salida de volumen de recolección dispuesta para transportar hacia fuera el fluido filtrado desde el volumen de recolección. Una columna líquida de líquido filtrado se puede acomodar dentro del volumen de recolección. El peso de esta columna de líquido genera una presión insuficiente en el elemento filtrante, es decir, aguas abajo del elemento filtrante.
El volumen de recolección se puede proporcionar en un recipiente de recolección. El recipiente de recolección puede estar abierto a la atmósfera. Además, la salida de filtración puede extenderse hasta el recipiente de recolección, por ejemplo, mediante una tubería. La salida de filtración puede abrirse en el recipiente de recolección en una región inferior del recipiente de recolección.
Como alternativa, el volumen de recolección puede proporcionarse en una tubería de recolección cerrada. En este caso, la tubería de recolección puede establecer una comunicación de fluido entre la salida de filtración y la salida de volumen de recolección.
El dispositivo de presión puede comprender una válvula dispuesta para controlar un flujo a través de la salida del volumen de recolección. Al cerrar la válvula, la presión diferencial disminuye. Al abrir la válvula, la presión diferencial aumenta.
El aparato de filtración puede configurarse para controlar el funcionamiento de la válvula en función de un nivel de líquido en el recipiente de filtración. Con este fin, el aparato de filtración puede comprender un sensor de nivel de líquido configurado para leer un nivel de líquido dentro del recipiente de filtración. Se puede configurar un sistema de control del aparato de filtración para controlar el funcionamiento de la válvula en función de los datos de nivel de líquido en el recipiente de filtración leídos por el sensor de nivel de líquido.
Alternativamente, o además, el aparato de filtración puede configurarse para controlar el funcionamiento de la válvula en función de un nivel de líquido en el volumen de recolección. Con este fin, el aparato de filtración puede comprender un sensor de nivel de líquido configurado para leer un nivel de líquido dentro del volumen de recolección. El sistema de control del aparato de filtración puede configurarse para controlar el funcionamiento de la válvula basándose en los datos de nivel de líquido en el volumen de recolección leídos por el sensor de nivel de líquido.
Alternativamente, o además, el aparato de filtración puede configurarse para controlar el funcionamiento de la válvula en función de una presión en el volumen de recolección. Para ello, el aparato de filtración puede comprender un sensor de presión configurado para leer una presión dentro del volumen de recolección, por ejemplo, una presión de fluido filtrado o una presión de gas comprimido por líquido filtrado. El sistema de control del aparato de filtración puede configurarse para controlar el funcionamiento de la válvula en función de los datos de presión en el volumen de recolección leídos por el sensor de presión.
De acuerdo con una variante alternativa, el dispositivo de presión comprende un flotador dispuesto para flotar sobre una superficie de fluido en el recipiente de filtración, y un tapón dispuesto para abrir la salida del volumen de recolección cuando el nivel de fluido en el recipiente de filtración es bajo, y para cerrar la salida del volumen de recolección cuando el nivel de fluido en el recipiente de filtración es alto. El dispositivo de presión puede comprender además un mecanismo de conexión que conecta el flotador y el tapón. El mecanismo de conexión puede estar formado por un varillaje. Por lo tanto, el aparato de filtración de acuerdo con la presente divulgación puede configurarse para controlar mecánicamente una presión diferencial sobre al menos un elemento filtrante, por ejemplo, completamente sin electrónica.
El aparato de filtración puede tener una construcción modular. Por ejemplo, una primera unidad modular puede comprender el recipiente de filtración, el elemento filtrante, la entrada de filtración y la salida de filtración, y una segunda unidad modular puede comprender el volumen de recolección, como el recipiente de recolección, la salida del volumen de recolección y la válvula. En este caso, la primera unidad modular se puede colocar encima de la segunda unidad modular. La primera unidad modular y la segunda unidad modular se pueden transportar por separado a un sitio de instalación. Cada una de la primera unidad modular y la segunda unidad modular puede estar alojada dentro de un contenedor. La primera unidad modular puede denominarse unidad de filtración y la segunda unidad modular puede denominarse unidad de volumen de recolección.
Breve Descripción de los Dibujos
Más detalles, ventajas y aspectos de la presente divulgación se harán evidentes a partir de las siguientes realizaciones en conjunto con los dibujos, en donde:
Figura 1: representa esquemáticamente una vista en perspectiva de un aparato de filtración;
Figura 2: representa esquemáticamente una vista en sección transversal del aparato de filtración de la Figura 1; Figura 3: representa esquemáticamente una vista en sección transversal de un aparato de filtración adicional; y Figura 4: representa esquemáticamente una vista en sección transversal de un aparato de filtración adicional.
Descripción detallada
A continuación, se describirá un aparato de filtración para filtrar partículas a partir del fluido, y un método para filtrar partículas a partir del fluido. Se utilizarán los mismos números de referencia para indicar las mismas características estructurales o similares.
La Figura 1 representa esquemáticamente una vista en perspectiva de un ejemplo de un aparato de filtración 10 y la Figura 2 representa esquemáticamente una vista lateral transversal de un ejemplo del aparato de filtración 10. Con referencia colectiva a las Figuras 1 y 2, el aparato de filtración 10 está configurado para filtrar partículas de líquido, como el agua. El aparato de filtración 10 puede utilizarse, por ejemplo, para filtrar partículas del agua en una cuenca de cultivo de peces o para filtrar partículas de aguas residuales. Sin embargo, el aparato de filtración 10 también puede utilizarse para filtrar partículas de gases. El aparato de filtración 10 comprende un recipiente de filtración 12, un elemento filtrante 14, una entrada de filtración 16 y una salida de filtración 18.
El recipiente de filtración 12 de este ejemplo comprende un fondo, cuatro paredes y una parte superior abierta. La profundidad del recipiente de filtración 12 puede ser de 1 m.
El elemento filtrante 14 de este ejemplo es un elemento filtrante sin fin 14. El elemento filtrante 14 se apoya en una cinta transportadora sin fin. El elemento filtrante 14 está dispuesto para ser conducido a lo largo de una trayectoria 20. Con este fin, el aparato de filtración 10 comprende dos rodillos 22 y una pluralidad de secciones de guía (no denotadas) para guiar la cinta transportadora y el elemento filtrante 14 sobre ella. Al conducir uno o ambos rodillos 22, el elemento filtrante 14 es impulsado para circular a lo largo de la trayectoria 20, generalmente hacia la derecha en la Figura 2. El elemento filtrante 14 puede conducirse de forma continua o intermitente a lo largo de la trayectoria 20.
Como se muestra en la Figura 2, la trayectoria 20 se extiende hacia abajo en un interior del recipiente de filtración 12, entre la entrada de filtración 16 y la parte inferior del recipiente de filtración 12, y hacia arriba y hacia fuera desde el interior del recipiente de filtración 12. La trayectoria 20 comprende dos secciones geodéticamente altas 24 y una sección geodéticamente baja 26 en la parte inferior del recipiente de filtración 12 entre las secciones altas 24. En este ejemplo, las secciones geodéticamente altas 24 están dispuestas adyacentes a los respectivos extremos superiores del recipiente de filtración 12. El elemento filtrante 14 está dispuesto para moverse dentro del recipiente de filtración 12 y fuera del recipiente de filtración 12. El elemento filtrante 14 establece una zona de filtración dentro del recipiente de filtración 12.
El elemento filtrante 14 está configurado para eliminar las partículas del fluido que pasa a través del mismo. El elemento filtrante 14 de este ejemplo es una tela metálica que tiene una geometría de poro tridimensional, como Minimesh ® RPD HIFLO-S vendida por Haver & Boecker, que tiene una permeabilidad excepcional. El elemento filtrante 14 está configurado para eliminar partículas de un tamaño inferior a 50 |jm y, por lo tanto, puede eliminar la mayoría de las micropartículas. Sin embargo, el aparato de filtración 10 no se limita a la filtración de micropartículas.
El aparato de filtración 10 de este ejemplo comprende además dos dispositivos de limpieza 28, como baldeadores. Cada dispositivo de limpieza 28 está configurado para limpiar una sección del elemento filtrante 14 que pasa por el dispositivo de limpieza 28, por ejemplo, eliminando el residuo del filtrado de partículas del elemento filtrante 14. En este sentido, el aparato de filtración 10 puede comprender un drenaje (no se muestra) para recoger el residuo del filtrado retirado para su posterior procesamiento.
El primer dispositivo de limpieza 28 está dispuesto dentro del recipiente de filtración 12 cerca de la parte superior del recipiente de filtración 12. El segundo dispositivo de limpieza 28 está dispuesto aguas abajo del rodillo derecho 22 (en la Figura 2). Como se muestra en la Figura 2, cada dispositivo de limpieza 28 está dispuesto fuera de la zona de filtración. La trayectoria 20 se extiende más allá de los dos dispositivos de limpieza 28.
El aparato de filtración 10 de este ejemplo comprende además dos dispositivos de secado 30, como sopladores de aire. Cada dispositivo de secado 30 está configurado para secar una sección del elemento filtrante 14 que pasa por el dispositivo de secado 30. En este ejemplo, los dos dispositivos de secado 30 están dispuestos entre el primer dispositivo de limpieza 28 y el rodillo derecho 22 (en la Figura 2). Como se muestra en la Figura 2, también cada dispositivo de secado 30 está dispuesto fuera de la zona de filtración. La trayectoria 20 se extiende más allá de los dos dispositivos de secado 30.
La entrada de filtración 16 está dispuesta para transportar una mezcla de partículas y fluido a la zona de filtración, es decir, al elemento filtrante 14 dentro del recipiente de filtración 12. En este ejemplo, la entrada de filtración 16 está acomodada geodéticamente por encima de la zona de filtración y se extiende en el recipiente de filtración 12. El aparato de filtración 10 puede comprender además un filtro grueso (no ilustrado) aguas arriba de la entrada de filtración 16.
La salida de filtración 18 está dispuesta para transportar el residuo del filtrado, es decir, el fluido filtrado por el elemento filtrante 14, fuera del recipiente de filtración 12. En el ejemplo de la Figura 2, la salida de filtración 18 está dispuesta en la parte inferior del recipiente de filtración 12, es decir, geodéticamente por debajo del elemento filtrante 14 dentro del recipiente de filtración 12.
El aparato de filtración 10 comprende además un volumen de recolección 32, aquí ejemplificado como un recipiente de recolección 34, y una salida de volumen de recolección 36. El fluido filtrado por el elemento filtrante 14 se recibe en el volumen de recolección 32. La salida del volumen de recolección 36 está dispuesta para transportar el fluido filtrado fuera del volumen de recolección 32. El recipiente de recolección 34 de este ejemplo está abierto a la atmósfera.
El aparato de filtración 10 de este ejemplo comprende además un tubo 38. Un extremo del tubo 38 está conectado a la salida de filtración 18 y un extremo del tubo 38 se abre en el recipiente de recolección 34 en una región inferior del recipiente de recolección 34. La salida de filtración 18 se extiende por lo tanto en el recipiente de recolección 34. El tubo 38 constituye un tubo nivelador.
El aparato de filtración 10 está configurado para establecer una presión diferencial sobre el elemento filtrante 14 dentro del recipiente de filtración 12, es decir, sobre la zona de filtración. Con este fin, el aparato de filtración 10 de este ejemplo comprende además un dispositivo de presión 40.
El dispositivo de presión 40 de este ejemplo está dispuesto para generar una presión insuficiente aguas abajo del elemento filtrante 14, por ejemplo, dentro del tubo 38. El dispositivo de presión 40 consta de una válvula 42 dispuesta a cerrar y abrir selectivamente la salida del volumen de recolección 36. La válvula 42 está dispuesta de este modo para controlar un flujo a través de la salida de volumen de recolección 36. La válvula 42 se puede disponer además para controlar un grado de apertura de la salida de volumen de recolección 36. El dispositivo de presión 40 está configurado para controlar de forma gradual la presión diferencial sobre el elemento filtrante 14. Al abrir la válvula 42, la presión diferencial aumenta y viceversa.
El aparato de filtración 10 de este ejemplo comprende además un sensor de nivel de líquido 44. El sensor de nivel de líquido 44 está configurado para leer un nivel de líquido 46 dentro del recipiente de filtración 12.
El aparato de filtración 10 de este ejemplo comprende además un sensor de nivel de líquido 48. El sensor de nivel de líquido 48 está configurado para leer un nivel de líquido 50 dentro del volumen de recolección 32, que comprende aquí el recipiente de recolección 34.
El aparato de filtración 10 de este ejemplo comprende además un sensor de presión 52. El sensor de presión 52 está configurado para leer una presión dentro del volumen de recolección 32.
El aparato de filtración 10 comprende además una unidad de control (no se muestra). La unidad de control está configurada para controlar el funcionamiento de la válvula 42 en función de las señales del sensor de nivel de líquido 44, el sensor de nivel de líquido 48 y/o el sensor de presión 52. De este modo, el dispositivo de presión 40 está configurado para controlar la presión diferencial sobre el elemento filtrante 14.
Además, el aparato de filtración 10 en las Figuras 1 y 2 tiene una construcción modular que comprende una unidad de volumen de recolección 54 y una unidad de filtro 56 colocada en la parte superior de la unidad de volumen de recolección 54. La unidad de filtro 56 de este ejemplo comprende el recipiente de filtración 12, el elemento filtrante 14, la entrada de filtración 16 y la salida de filtración 18. La unidad de volumen de recolección 54 de este ejemplo comprende el recipiente de recolección 34, el tubo 38, la salida de volumen de recolección 36 y la válvula 42. Como se muestra en las Figuras 1 y 2, la unidad de filtro 56 y la unidad de volumen de recolección 54 proporcionan un diseño compacto del aparato de filtración 10.
Con referencia a las Figuras 1 y 2, se describirá un ejemplo de una operación de filtración del aparato de filtración 10. Una mezcla de partículas y líquido, de manera opcional pasada previamente a través de un filtro grueso, es transportada por la entrada de filtración 16 hacia el elemento filtrante 14 dentro del recipiente de filtración 12. El flujo de la mezcla puede, por ejemplo, ser de 10 m3/s.
El elemento filtrante 14 se transporta a través de la sección baja 26 en la parte inferior dentro del recipiente de filtración 12. Las partículas son recogidas por el elemento filtrante 14 en la parte inferior del recipiente de filtración 12 y son transportadas fuera del recipiente de filtración 12 por el movimiento del elemento filtrante 14 a lo largo de la trayectoria 20. Durante la operación de filtración, el elemento filtrante 14 es limpiado continuamente por los dispositivos de limpieza 28 y secado por los dispositivos de secado 30 de tal manera que una pieza fresca del elemento filtrante 14 se alimenta continuamente en el recipiente de filtración 12. Por lo tanto, la operación de filtración se puede realizar fuera de la zona de filtración sin interrupción para la limpieza del elemento filtrante 14 o interrupciones para otros tipos de operaciones de mantenimiento.
Debido a la resistencia del elemento filtrante 14, se establecerá una columna de líquido en el elemento filtrante 14 dentro del recipiente de filtración 12. El peso de esta columna de líquido genera una presión aguas arriba del elemento filtrante 14.
El líquido filtrado se transporta fuera del recipiente de filtración 12 por medio de la salida de filtración 18. El líquido filtrado es transportado por el tubo 38 al volumen de recolección 32.
Mediante el control de la válvula 42, se controla el flujo de fluido filtrado que sale del volumen de recolección 32 a través de la salida del volumen de recolección 36. De este modo, se puede controlar el nivel de líquido 50 dentro del recipiente de recolección 34. La relación entre la columna de líquido en el recipiente de filtración 12 y la columna de líquido en el recipiente de recolección 34 determina una presión diferencial sobre el elemento filtrante 14 dentro del recipiente de filtración 12. Ajustando el nivel de líquido en el recipiente de recolección 34, se ajusta la presión diferencial. La presión diferencial hace que el líquido en el recipiente de filtración 12 sea aspirado a través del elemento filtrante 14 y en el volumen de recolección 32. La presión diferencial se puede controlar de varias maneras, por ejemplo, para maximizar el flujo y/o para maximizar la separación de partículas del líquido.
La operación de filtración proporciona un residual del filtrado con bajo contenido de agua. Esto proporciona un transporte más barato y más respetuoso con el medio ambiente.
El aparato de filtración 10 del ejemplo en las Figuras 1 y 2 puede producir un residual del filtrado con un contenido de agua de aproximadamente el 20 %. El aparato de filtración 10 puede tener un gran impacto en términos de eliminación de partículas de aguas residuales. Por ejemplo, el aparato de filtración 10 puede contribuir significativamente a mejorar la vida marina.
La Figura 3 representa esquemáticamente una vista en sección transversal de un aparato de filtración adicional 10. Se describirán principalmente las diferencias con respecto a las Figuras 1 y 2.
En lugar del recipiente de recolección 34 y el tubo 38 en las Figuras 1 y 2, el aparato de filtración 10 en la Figura 3 comprende un tubo de recolección 58 que forma el volumen de recolección 32. Un extremo del tubo de recolección 58 está conectado a la salida de filtración 18 y un extremo del tubo de recolección 58 está conectado a la salida de volumen de recolección 36. El tubo de recolección 58 está cerrado entre la salida de filtración 18 y la salida de volumen de recolección 36. En el tubo de recolección 58 se proporciona un bloqueo de fluidos 60. El bloqueo de fluidos 60 permite que el fluido filtrado fluya hacia la salida del volumen de recolección 36, pero no hacia el recipiente de filtración 12.
La Figura 4 representa esquemáticamente una vista en sección transversal de un aparato de filtración adicional 10. Principalmente se describirán diferencias con respecto a las Figuras 1 a 3.
El aparato de filtración 10 en la Figura 4 comprende un dispositivo de presión alternativo 40. El dispositivo de presión 40 en la Figura 4 comprende un flotador 62, un tapón 64 y un mecanismo de conexión 66. El mecanismo de conexión 66 se ejemplifica aquí como un brazo pivotable sobre un pivote estacionario 68. El flotador 62 flota en la superficie del líquido en el recipiente de filtración 12. El tapón 64 está dispuesto para abrir y cerrar la salida del volumen de recolección 36.
Como se muestra en la Figura 4, cuando el nivel de líquido 46 en el recipiente de filtración 12 es relativamente bajo, la salida de volumen de recolección 36 es abierta por medio del tapón 64. Cuando el nivel de líquido 46 en el recipiente de filtración 12 aumenta, el flotador 62 sube junto con el nivel de líquido 46. Esto hace que el mecanismo de conexión 66 gire (hacia la izquierda en la Figura 4) alrededor del pivote 68. Esta rotación del mecanismo de conexión 66 hace que el tapón 64 cierre la salida de volumen de recolección 36. Aunque el sensor de nivel de líquido 44 y el sensor de presión 52 se ilustran en la Figura 4, el dispositivo de presión 40 en la Figura 4 puede funcionar mecánicamente en su totalidad.
Si bien la presente divulgación se ha descrito con referencia a realizaciones ejemplares, se apreciará que la presente invención no se limita a lo descrito anteriormente, sino que se limita de acuerdo con las reivindicaciones anexas. Por ejemplo, se apreciará que las dimensiones de las piezas pueden variar según sea necesario.

Claims (12)

REIVINDICACIONES
1. Un aparato de filtración (10) para filtrar partículas de un líquido, el aparato de filtración (10) que comprende:
- un recipiente de filtración (12);
- al menos un elemento filtrante (14) para eliminar las partículas del líquido que pasa a través del mismo, al menos el elemento filtrante (14) está dispuesto para moverse a lo largo de una trayectoria (20) dentro del recipiente de filtración (12) y fuera del recipiente de filtración (12);
- una entrada de filtración (16) dispuesta para transportar una mezcla de partículas y líquido al menos a un elemento filtrante (14) dentro del recipiente de filtración (12); y
- una salida de filtración (18) dispuesta para transportar líquido, filtrado por al menos un elemento filtrante (14), fuera del recipiente de filtración (12); caracterizado porque el aparato de filtración (10) comprende además:
- un volumen de recolección (32) para recibir líquido filtrado desde la salida de filtración (18); y
- una salida de volumen de recolección (36) dispuesta para transportar el líquido filtrado fuera del volumen de recolección (32);
donde el volumen de recolección (32) está configurado de tal manera que un peso de una columna de líquido de líquido filtrado alojado dentro del volumen de recolección (32) genera una presión insuficiente aguas abajo del al menos un elemento filtrante (14) para establecer una presión diferencial sobre al menos un elemento filtrante (14) dentro del recipiente de filtración (12); y en donde el aparato de filtración (10) comprende además un dispositivo de presión (40) dispuesto para controlar la presión diferencial sobre el elemento filtrante (14) dentro del recipiente de filtración (12).
2. El aparato de filtración (10) de conformidad con la reivindicación 1, donde al menos un elemento filtrante (14) comprende un elemento filtrante sin fin (14) dispuesto para moverse a lo largo de la trayectoria (20).
3. El aparato de filtración (10) de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde la trayectoria (20) comprende dos secciones geodéticamente altas (24) y una sección geodéticamente baja (26) entre las dos secciones altas (24), y en donde la sección baja (26) está dispuesta dentro del recipiente de filtración (12).
4. El aparato de filtración (10) de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde al menos un elemento filtrante (14) está configurado para eliminar partículas de un tamaño inferior a 100 |jm, tales como menos de 50 |jm.
5. El aparato de filtración (10) de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde al menos un elemento filtrante (14) comprende una tela metálica que tiene una geometría de poro tridimensional.
6. El aparato de filtración (10) de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende además al menos un dispositivo de limpieza (28) fuera del recipiente de filtración (12), y donde al menos un elemento filtrante (14) está dispuesto para moverse a lo largo de la trayectoria (20) más allá del dispositivo de limpieza (28) para la limpieza del al menos un elemento filtrante (14) por el dispositivo de limpieza (28).
7. El aparato de filtración (10) de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende además al menos un dispositivo de secado (30) fuera del recipiente de filtración (12), y donde al menos un elemento filtrante (14) está dispuesto a moverse a lo largo de la trayectoria (20) más allá del dispositivo de secado (30) para secar las partículas extraídas de al menos un elemento filtrante (14).
8. El aparato de filtración (10) de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde el dispositivo de presión (40) comprende una válvula (42) dispuesta para controlar un flujo a través de la salida de volumen de recolección (36).
9. El aparato de filtración (10) de conformidad con la reivindicación 8, donde el aparato de filtración (10) está configurado para controlar el funcionamiento de la válvula (42) basado en un nivel de líquido en el recipiente de filtración (12).
10. El aparato de filtración (10) de conformidad con la reivindicación 8 o 9, donde el aparato de filtración (10) está configurado para controlar el funcionamiento de la válvula (42) basado en un nivel de líquido en el volumen de recolección (32).
11. El aparato de filtración (10) de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 8 a 10, donde 5 el aparato de filtración (10) está configurado para controlar el funcionamiento de la válvula (42) basado en una presión en el volumen de recolección (32).
12. El aparato de filtración (10) de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde el aparato de filtración (10) tiene una construcción modular.
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