APARATO Y MÉTODO PARA TRATAMIENTO DE AGUA
CAMPO DE LA INVENCIÓN Esta invención se relaciona con un aparato y método para el tratamiento de agua. ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Esta solicitud se relaciona con las solicitudes de E.U.A. Nos. de Serie 08/655744 presentada el 31 de mayo del 1996 y 0.8/762668 presentada el 9 de diciembre de 1996, cuyas descripciones se incorporan en la presente como referencia. Estas solicitudes corresponden a la solicitud internacional PCT No. PCT/CA97/00378 la cual fue publicada el 11 de diciembre de 1997 bajo la publicación No. WO 97/46305. La solicitud anterior describe un ¦ método de tratamiento de agua que incluye: suministrar un alojamiento que tiene un primer puerto y un segundo puerto; proporcionar en el alojamiento por lo menos un elemento separador distribuido dentro del alojamiento que incluye una membrana permeable al agua con una característica de evitar que los contaminantes en el agua cruda pasen a través de la misma, un agua producto que conduce una capa colocada adyacente a la capa permeable al agua para recibir el agua que pasa a través de la capa permeable al agua y un ducto portador de agua producto conectado a la capa conductora de agua para recibir agua de la misma; comunicar el agua cruda del suministro de REF: 150625 agua al primer puerto para que pase sobre la membrana de manera que el agua de producto pasa a través de la membrana que deja contaminantes en el agua cruda para formar una corriente de agua contaminada concentrada y hacer pasar la corriente a un segundo puerto; proporcionar un puerto de salida de agua producto en el alojamiento conectado con un ducto portador para recibir agua producto desde el mismo; extraer contaminantes de la corriente de agua contaminante para formar una corriente de retorno; y regresar por lo menos parte de la corriente de retorno al alojamiento en uno del primero y segundo puertos para que pasen nuevamente sobre el elemento . Esta distribución ha demostrado un éxito comercial considerable. Sin embargo, siempre son necesarias mejoras al sistema para obtener una operación mejorada. SUMARIO DE LA INVENCIÓN Un objetivo de la presente invención es por lo tanto suministrar un método mejorado para el tratamiento de agua del tipo anterior en el cual se mejore el funcionamiento de la membrana de separación y la operación de separación de contaminantes . De acuerdo con un primer aspecto de la invención se proporciona un método para tratar agua contaminada cruda de un suministro de agua, que comprende: suministrar un alojamiento que tiene un primer puerto y un segundo puerto ,- suministrar en el alojamiento por lo menos un elemento separador colocado dentro del alojamiento y que incluye una membrana permeable al agua con la característica de evitar que pasen a través de la misma contaminantes en el agua cruda, una capa conductora de agua producto colocada adyacente permeable a la capa permeable al agua para recibir el agua que pasa a través de la capa permeable al agua, y un ducto portador de agua, y un ducto portador de agua producto conectado a la capa conductora de agua para recibir agua desde la misma; comunicar el agua cruda del suministro de agua con el primer puerto para que pase sobre la membrana de manera que el agua producto pase a través de la membrana dejando contaminantes en el agua cruda para que formen una corriente de agua contaminada concentrada y hacer pasar la corriente a un segundo puerto; suministrar un puerto de salida de agua producto en el alojamiento conectado al ducto portador para recibir agua producto desde el mismo; extraer contaminantes de la corriente de agua contaminante concentrada en una cámara de concentración para formar una corriente de retorno; regresar por lo menos parte de la corriente de retorno al alojamiento en uno del primero y segundo puertos para que pase nuevamente sobre el elemento; e inyectar gas en el agua en una posición en el sistema de manera que la corriente de agua contaminante concentrada cuando entra la concentración contiene gas inyectado. Preferiblemente, él gas es por lo menos principalmente aire . Preferiblemente el gas inyectado en una posición en donde el agua está bajo presión desde la bomba. Preferiblemente los contaminantes se extraen por alimentación de la corriente de agua contaminada concentrada de otro del primero y segundo puertos a una cámara de concentración la cual está configurada para reducir la velocidad de la corriente para provocar que el cambio de velocidad deposite parte de los contaminantes del mismo de manera que sedimenten y se recolecten en la cámara de concentración, la cámara de concentración está colocada de manera que la corriente cuando se extrae de la misma abandone los contaminantes depositados en la cámara. Preferiblemente, el agua inyectada desde el elemento pasa al interior de la cámara de concentración en donde se recolecta exceso de gas por encima de saturación del agua, como una tapa superior en la cámara. Preferiblemente, la presión en la tapa superior se libera periódicamente para provocar la expansión de la tapa superior para llevar a cabo el purgado de la cámara.
Preferiblemente se proporciona una bomba principal para bombear el agua cruda desde la fuente a una presión de operación aumentada y en donde el aire se inyecta corriente debajo de la bomba principal. Preferiblemente, la cantidad de gás inyectado se distribuye de manera que se consumen completamente agentes oxidantes en el gas, en contaminantes oxidantes en el agua de manera que la corriente de retorno de agua se satura con gases de baja reactividad tales como nitrógeno. Preferiblemente, las burbujas en el gas producidas por el sistema venturi incrementan la floculación de los contaminantes particulados de manera que los contaminantes floculados se recolectan en la cámara. Preferiblemente, la inyección de gas provoca la cristalización fina de sustancias orgánicas de peso molecular baj o . Preferiblemente, el gas inyectado se distribuye para desplazar gases contaminantes más volátiles y menos solubles tales como metano o sulfuro de hidrógeno e incluir la extracción de gases contaminantes volátiles. Preferiblemente, los gases contaminantes volátiles se recolectan en la tapa superior de aire, en la cámara de concentración. Preferiblemente, la tapa superior de aire se mantiene en un volumen determinado previamente por medio de una válvula de liberación de gas que tiene una abertura de descarga a un nivel de agua diseñado, determinado previamente . Preferiblemente, la válvula de liberación de gas incluye una abertura de descarga lenta para liberación lenta y continua del gas . Preferiblemente, la superficie de membrana es lavada por el gas conforme el gas que se disuelve en el agua se libera por una disminución en la presión a través de la membrana . Preferiblemente, el aire se inyecta por un sistema venturi . Preferiblemente, el sistema venturi comprende: un miembro tubular colocado para conexión a un primer tubo en el primer extremo, y un segundo tubo en el segundo extremo; un miembro tubular que define una perforación interior y se tiene un reborde de contacto dentro de la perforación; el miembro tubular tiene una abertura en un lado; un miembro de inserción con un cuerpo cilindrico distribuido para inserción en el interior de la perforación y un cabezal en un extremo que define un reborde en un extremo para acoplarse con el reborde de contacto; el miembro de inserción tiene un ducto tipo venturi que pasa a través del cuerpo desde un extremo al extremo opuesto del segundo manguito,- el miembro de inserción tiene un orificio o perforación para inyección de aire en ángulos rectos respecto al ducto venturi y que se comunican con la abertura. Preferiblemente, el miembro tubular comprende un acoplamiento en T con un primer receptáculo de tubo en el primer extremo, un segundo receptáculo de tubo en el segundo extremo y un tercer receptáculo de tubo en la abertura, en el lado en donde se define el reborde por un tope de extremo del primer receptáculo. Preferiblemente, el miembro tubular comprende un tubo tubular que tiene una perforación interior cilindrica y por lo menos un collar unido a la perforación interior con una cara lateral del collar que define el reborde de contacto. Preferiblemente, el tubo tubular tiene un primer collar unido a la perforación interior con una cara lateral del collar que define el reborde de contacto, y un segundo collar separado longitudinalmente del primer collar, el segundo collar tiene un diámetro interior menor que el del primer collar y el cuerpo cilindrico del miembro de inserción tiene una porción escalonada de diámetro reducido que se acopla dentro del segundo collar. De acuerdo con un segundo aspecto de la invención, se proporciona un sistema venturi para unión a dos porciones de tubo para inyectar un segundo fluido dentro de un primer fluido que fluye a través de las porciones de tubo, que comprende : un miembro tubular colocado para conexión con una primera porción de tubo en un primer extremo y una segunda porción de tubo en un segundo extremo; el miembro tubular define una perforación interior y tiene un reborde de contacto dentro de la perforación; el miembro tubular tiene una abertura en un lado; además un miembro de inserción con un cuerpo sindico colocado para inserción dentro de la perforación interior y un cabezal en un extremo que define un reborde en un extremo para acoplar el reborde de contacto; el miembro de inserción tiene un ducto venturi que pasa a través del cuerpo desde un extremo al extremo opuesto del segundo manguito; el miembro de inserción tiene una perforación para inyección de aire en ángulos rectos respecto al ducto venturi y que se comunica con la abertura. De acuerdo con un tercer aspecto de la invención, se proporciona un método para tratar agua contaminada cruda desde un suministro de agua, que comprende: suministrar un alojamiento separador que 'tiene un primer puerto y un segundo puerto; proporcionar en el alojamiento separador por lo menos un elemento separador colocado dentro del alojamiento que incluye una membrana permeable al agua con la característica de evitar que pasen a través de la misma contaminantes en el agua cruda, una capa conductora de agua producto colocada adyacente a la capa permeable al agua para recibir agua que pasa a través de la capa permeable ' al agua, y un ducto portador de agua producto conectado a la capa ' conductora de agua para recibir agua desde la misma; en una primera dirección, la comunicación del agua cruda desde el suministro de agua al primer puerto para que pase sobre la membrana de manera que el agua producto pase a través de la membrana dejando a los contaminantes en el agua cruda para formar una corriente de agua contaminada concentrada y hacer pasar la corriente a un segundo puerto; en una segunda dirección, se comunica el agua cruda desde el suministro de agua a un segundo puerto para que pase sobre la membrana de manera que el agua producto pasa a través de la membrana que deja los contaminantes en el agua cruda para formar una corriente de agua contaminada concentrada y hacer pasar la corriente al primer puerto; periódicamente se invierte la dirección entre la primera dirección y la segunda dirección; se suministra un puerto de salida de agua producto en el alojamiento conectado con el ducto portador para recibir agua producto desde el mismo; recolectar la corriente de agua contaminada concentrada para formar una corriente de retorno, extraer los contaminantes de la corriente y regresar por lo menos parte de la corriente al alojamiento en uno del primero y segundo puertos para que pase nuevamente sobre el elemento; suministrar un primero y segundo elementos de filtro, cada uno colocado adyacente a uno del primero y segundo puertos respectivos, de manera que el agua que fluye a través de uno del primero y segundo puertos respectivos también fluya a través del elemento de filtro respectivo; el primero y segundo puertos, el primero y segundo elementos de filtro, la recolección de la corriente de agua contaminante concentrada así como la corriente de retorno se colocan de manera que, en la primera dirección, la corriente de retorno pasa a través del primer elemento de filtro en una primera dirección hacia el primer puerto y la corriente de agua contaminada concentrada sale del segundo puerto a través del segundo elemento de filtro en una primera dirección de filtro y de manera que, en la segunda dirección, la corriente de retorno pasa a través del segundo elemento de filtro en una segunda dirección de filtro hacia el segundo puerto y la corriente de agua contaminante concentrada sale del primer puerto a través del primer elemento de filtro en una segunda dirección de filtro. Preferiblemente, el primero y segundo elementos de filtro tienen cada uno un alojamiento de filtro separado montado externamente del alojamiento separador. Preferiblemente, el primero y segundo elementos de filtro incluyen un tamiz de filtro que se forma de un material deficiente en electrones, tal como acero inoxidable. Pre eriblemente, el método incluye aplicar un voltaje al tamiz de filtro. Preferiblemente, el voltaje es corriente directa o corriente que alterna lentamente. Preferiblemente, el primero y segundo elementos de filtro comprenden, cada uno: un alojamiento de filtro tubular que tiene una primera y segunda tapas de extremo; un primer puerto en una tapa de extremo; un segundo puerto en el alojamiento tubular; un tamiz de filtro cilindrico montado en el alojamiento y unido y transportado por las tapas de extremo de manera que el primer puerto se comunica con el interior ¦del tamiz de filtro cilindrico y el segundo puerto se comunica con un área fuera del tamiz de filtro; el tamiz de filtro comprende un soporte cilindrico perforado rígido, un tamiz de tela envuelto alrededor del soporte y que cubre la capa envuelta alrededor del tamiz de tela; por lo que el tamiz de tela es soportado para flujo a través del mismo en ambas direcciones .
Preferiblemente, el tamiz de tela y la capa de cobertura se unen a bandas que se extienden longitudinalmente del soporte. Preferiblemente, el tamiz de tela y la capa de cobertura se envuelven por bandas que se extienden circunferencialmente del soporte . Preferiblemente, el soporte perforado comprende un tamiz de pozo con un collar soldado en cada extremo. Preferiblemente, el tamiz de filtro comprende por lo menos dos porciones conectadas extremo a extremo por un collar de soporte . Preferiblemente, el primero y segundo elementos de filtro comprenden cada uno: un alojamiento de filtro tubular que tiene una primera y segunda tapas de extremo; un primer puerto en una tapa de extremo; un segundo puerto en el alojamiento tubular; un tamiz de filtro tubular montado en el alojamiento y unido y transportado por las tapas superiores de extremo de manera que el primer puerto se comunica con el interior del filtro cilindrico y el segundo puerto se comunica con un área fuera del tamiz de filtro; El tamiz de filtro comprende una pluralidad de varillas que se extienden longitudinalmente, placas de extremo que sostienen las varillas en una relación separada en paralelo y un tamiz de tela envuelto alrededor de las varillas ; las varillas incluyen un conjunto exterior y un conjunto interior; el tamiz de tela se enrolla fuera de las varillas exteriores y dentro de las varillas interiores de manera que forman una trayectoria ondulada. Preferiblemente, el conjunto interior de varillas se encuentra sobre un primer cilindro imaginario y el conjunto exterior de varillas se encuentra sobre un segundo cilindro imaginario de diámetro más grande que el primero . Preferiblemente, las varillas se conectan a una fuente de voltaje para comunicar el voltaje al tamiz de tela. De acuerdo con un cuarto aspecto de la invención se proporciona un elemento de filtro que comprende: un alojamiento de filtro tubular que tiene una primera y segunda tapas de extremo; un primer puerto en una tapa de extremo; un segundo puerto en el alojamiento tubular; un tamiz de filtro cilindrico montado en el alojamiento y unido y transportado por las tapas de extremo de manera que el primer puerto se comunica con el interior del tamiz de filtro cilindrico y el segundo puerto se comunica con un área fuera del tamiz de filtro; el tamiz de filtro comprende un soporte cilindrico perforado rígido, un tamiz de tela envuelto alrededor del soporte y que cubre la capa envuelta alrededor del tamiz de tela; por lo que el tamiz de tela es soportado para flujo a través del mismo en ambas direcciones . Preferiblemente, el tamiz de tela y la capa de cobertura se unen a bandas que se extienden longitudinalmente del soporte . Preferiblemente, el tamiz de tela y la capa de cobertura se envuelven por bandas que se extienden circunferencialmente del soporte. Preferiblemente, el soporte perforado comprende un tamiz de pozo con un collar soldado en cada extremo. Preferiblemente, el tamiz de filtro comprende por lo menos dos porciones conectadas extremo a extremo por un collar de soporte. Preferiblemente, el elemento de filtro comprende: un alojamiento de filtro tubular que tiene una primera y segunda tapas de extremo; un primer puerto en una tapa de extremo; un segundo puerto en el alojamiento tubular; un tamiz de filtro tubular montado en el alojamiento y unido y transportado por las tapas de extremo de manera que el primer puerto se comunica con el interior del tamiz de filtro cilindrico y el segundo puerto se comunica con un área fuera del tamiz de filtro; el tamiz de filtro comprende una pluralidad de varillas que se extienden longitudinalmente, placas de extremo que soportan las varillas en una relación separada paralela y un tamiz de tela enrollado alrededor de las varillas; las varillas incluyen un conjunto exterior y un conjunto interior; el tamiz de tela se enrolla fuera de las varillas exteriores y dentro de las varillas interiores de manera que forma una trayectoria ondulada. Preferiblemente, el conjunto interior de varillas se encuentra sobre un primer cilindro imaginario y el conjunto exterior de varillas se encuentra sobre un segundo cilindro imaginario de diámetro más grande que el primero. Preferiblemente, las varillas se conectan a una fuente de voltaje para transferir voltaje al tamiz de tela. BREVE DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS Una modalidad de la invención se describirá a continuación junto con los dibujos anexos, en los cuales: La figura 1 es un diagrama esquemático de un primer método de tratamiento de agua y un aparato de acuerdo con la presente invención. La figura 2 es un diagrama esquemático de un segundo método de tratamiento de agua y un aparato de acuerdo con la presente invención. La figura 3 es un diagrama esquemático de un segundo método de tratamiento de agua y un aparato de acuerdo con la presente invención. La figura 4 es una vista en sección transversal vertical de un filtro de las figuras 1 y 2. Las figuras 5A y 5B forman juntas la misma vista en sección transversal vertical de un filtro de las figuras 1 y 2 al igual que de la figura 3, a escala agrandada, que muestra la construcción del filtro con mayor detalle. La figura 5C es una vista en sección transversal a lo largo de las líneas C-C de la figura 4A. La figura 6 es una vista en sección transversal vertical de la cámara de concentración de la figura 2. La figura 7 es una vista en sección transversal vertical de la cámara de concentración de la figura 1. Las figuras 8, 9 y 10 son vistas en sección transversal longitudinales de tres distribuciones diferentes del sistema venturi de las figuras 1, 2 ó 3 para inyectar el aire al interior del sistema. La figura 11 es una vista en sección transversal vertical de una modalidad alternativa del filtro para uso en la figura 1, 2 ó 3. La figura 12 es una vista en sección transversal a lo largo de las líneas 12-12 de la figura 11.
En los dibujos los números de referencia similares indican partes correspondientes en las diferentes figuras . DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCION La presente solicitud describe varias mejoras que se relacionan con la distribución que se muestra en las solicitudes de E.U.A. anteriores y particularmente la solicitud de E.U.A. 08/762,668, presentada el 9 de diciembre de 1996. Esa solicitud describe con detalle la construcción de diversos componentes del presente sistema y con referencia a esa solicitud puede ser necesario completar ciertos detalles de la presente solicitud. El sistema general se muestra en tres distribuciones similares pero ligeramente diferentes en las figuras 1, 2 y 3. Cada uno de los sistemas de las figuras 1, 2 y 3 incluye una válvula 10 de control principal del tipo descrito con detalle en las solicitudes anteriores. Esta controla el flujo de agua hacia los diversos elementos del sistema y no se describirá con detalle aquí. Los sistemas incluyen además una fuente 11 de agua cruda o sin tratar, la cual va a ser tratada. En la fuente se proporciona un flujómetro 12, un calibrador 13 de presión y un medidor 14 de conductividad. El flujo se controla por una válvula de retención 15 y por válvulas de control 16 y 17, según se necesiten. El agua cruda se suministra como alimento a la línea 18 de entrada de la bomba 19 principal. Se proporciona un sistema venturi 20 el cual se coloca para inyectar aire al interior del sistema. En las figuras 1 y 2, el sistema venturi se coloca corriente debajo de la bomba principal de manera que inyecta aire al suministro de agua cruda bajo la presión de la bomba principal. En la figura 3, el sistema venturi inyector de aire se localiza antes de la bomba principal e inmediatamente antes de la cámara de concentración. El inyector se puede localizar en cualquier punto adecuado en el sistema de manera que el agua cuando está bajo presión y entra a la cámara de concentración contiene burbujas de aire presurizadas . Cada sistema incluye además un sistema de membrana indicado generalmente con el número 21 el cual es del tipo descrito en la solicitud anterior. En general, el sistema de membrana comprende uno o más elementos de membrana, cada uno con un primer puerto 22, un segundo puerto 23 y un tercer puerto 24. Dentro del elemento de membrana se proporciona una membrana la cual está configurada de manera que el agua que va a ser tratada pasa a través de una superficie de la membrana que permite que el agua pase a través de la membrana para que sea recolectada y transportada por una capa conductora de agua. La capa conductora de agua transporta el agua producto la cual ha pasado a través de la membrana y por lo tanto está sustancialmente libre de contaminantes y transporta el agua producto a un ducto portador que se comunica con el puerto 24 de salida. La membrana se coloca de manera que se puede suministrar agua al puerto 22 y se puede descargar del puerto 23, o viceversa. Esta distribución toma el agua cruda en un puerto y descarga agua con una proporción más alta de contaminantes en comparación con el agua cruda, en el puerto de descarga debido a la extracción de agua producto a través de la membrana . El producto del puerto 24 es transportado a través de la línea 25 de descarga a un sistema 26 de almacenamiento de producto. La línea 25 puede incluir un calibrador 27 de presión, un flujómetro 28 y un medidor 29 de conductividad. También se proporcionan controles 30 de válvula adecuados. Los sistemas incluyen además una cámara 31 de concentración y una bomba 32 de recirculación las cuales pueden ser la misma bomba que la bomba principal y esta distribución se muestra en la figura 3. La cámara de concentración se coloca para recibir la corriente contaminada desde la descarga del sistema de membrana. Bn la cámara de concentración se provoca una caída de presión y de velocidad junto con una acción de remolino que es generada de manera que permite que los contaminantes sean expulsados del flujo para recolección dentro de la cámara de concentración mientras se extrae agua de la cámara de concentración la cual tiene una concentración reducida de contaminantes. El agua extraída de la cámara de concentración se bombea de regreso hacia arriba a la presión de la bomba de suministro principal por la bomba 32 de recirculación y se regresa a la corriente principal para resuministro al sistema de membrana. Cada uno de los sistemas incluye además dos elementos 33 y 34 de filtro separados, cada uno colocado adyacente a uno de los puertos 22 y 23 respectivos. De esta manera, cuando fluye el agua a través del sistema de membrana en una dirección, esto es, desde el. puerto 22 al puerto 23, se proporciona un filtro 33 justo corriente arriba del sistema de membrana y el filtro 34 se encuentra justo corriente debajo de la descarga desde el sistema de membrana. Cuando se invierte la dirección por la válvula 10 y el puerto 23 constituye el lado de alimentación y el puerto 22 constituye el lado de descarga, el filtro 34 está justo corriente arriba del sistema de membrana y el filtro 33 está corriente abajo del puerto 22 de descarga. De esta manera el sistema es simétrico y permite que se produzca la filtración en el lado de entrada del sistema de membrana para cada dirección de flujo de agua a través del sistema de membrana. La simetría de la distribución asegura que uno de los filtros actúe como un filtro adelantado del sistema de membrana en una dirección de operación mientras que el otro filtro es limpiado y viceversa. La inversión del flujo a través de la membrana por lo tanto actúa de manera automática para limpiar los tamices de filtro. Además de que se ayuda en la limpieza de las acumulaciones de partículas sobre el tamiz de filtro cuando se invierte el flujo debido al incremento en el tamaño de las partículas conforme se acumulan sobre el tamiz . Regresando ahora a la figura 6, se muestra aquí un ejemplo de la cámara 31 de concentración la cual es del tipo que se muestra en la figura 2, la cual está separada de la bomba 32 de recirculación. Esta modalidad se muestra sustancialmente en la solicitud mencionada antes e incluye un tanque 33 cilindrico con un eje 34 central del tanque horizontal y que define dos paredes 35 y 36 de extremo circulares . El tanque también puede ser generalmente vertical (no mostrado) . La corriente de agua contaminada del sistema de membrana se inyecta dentro del tanque 33 por un tubo 37 de inyección el cual se coloca para reducir la presión y velocidad en el flujo y para formar remolinos cuando se inyecta agua alrededor del tanque y particularmente alrededor del eje 34 de manera que los contaminantes tienden a descender de la suspensión y recolectarse alrededor de la pared periférica y particularmente en el fondo de la pared periférica. Algunos contaminantes también pueden flotar. Cuando los contaminantes son expulsados del agua, el flujo puede recolectarlas por lo tanto en cualquier lugar adecuado en la cámara, dependiendo de la forma y f ncionamiento de la misma. Un tubo 38 de salida tiene una boca 39 sobre el eje 34 y se extiende hacia arriba a una salida 40 en la pared para suministro a través de una línea 41. Se mantiene una tapa 42 de aire en la parte superior del tanque cerca del nivel 43 de agua por un ducto 44 y una válvula 45. La válvula 45 puede ser de varios tipos diferentes y un ejemplo sencillo es una válvula de flotación que evita el escape de agua pero permite el escape de aire de manera que cualquier aire que llegue a la boca inferior del tubo 44 puede escapar a través de la válvula y con esto se asegura que la tapa de aire no se extienda hacia abajo en el tanque por debajo del nivel 43 de agua en la boca inferior del tubo 44. En la figurá 7 se muestra una versión de la cámara de concentración la cual se utiliza en la distribución de las figuras 1 ó 3. Por lo tanto, en esta modalidad, la bomba 32 se monta dentro de la cámara 31. En esta distribución la cámara comprende un tanque 36 con su eje 47 vertical de manera que el tanque se apoya sobre una base 49 de pared de extremo. En esta modalidad, el agua cruda de la bomba 19 y el sistema venturi 20 son alimentados a través de una línea 48 al interior del tanque adyacente a la pared 50 superior. La corriente de agua contaminante del sistema de membrana se alimenta a lo largo de una línea 51 y se inyecta dentro de la cámara de concentración nuevamente, de manera que provoca que la corriente de agua forme remolinos alrededor de la cámara y por lo tanto tienda a depositar contaminantes sólidos alrededor de la pared periférica para su recolección en la base 49. La bomba 32 comprende una bomba sumergible con una' pared 52 de admisión exterior montada dentro del tanque 46 dentro de un cilindro 53 de soporte. La bomba extrae agua hacia el interior de la parte superior del cilindro 53 después de que ha formado un remolino alrededor de la superficie exterior de cilindro desde una posición en el eje central 47 y bombea esta agua a través de un tubo 54 de salida que pasa a través de la tapa 50 para suministro al sistema de membrana. Esta cámara también tiene una tapa 55 de aire que define una superficie 56 de agua la cual es controlada por un tubo 57 y una válvula 58, como se ha descrito previamente. El nivel de agua está por debajo de la alimentación desde el tubo 48 y desde un tubo 48A de alimentación adicional el cual recibe agua de un ciclo de descarga (que no se describe aqux) . El tubo 57 y la válvula 58 controlan la altura de la tapa de aire evitando el escape de agua mientras que permiten el escape de aire. De esta manera, el nivel 56 de agua de la tapa de aire no puede disminuir por debajo de la parte inferior del tubo 57. La cantidad de aire en la tapa de aire se mantiene debido al nivel relativamente alto de aire inyectado al sistema. El aire puede salir gradualmente a través de un orificio 57A en el tubo 57, pero el tamaño del orificio se establece en relación a la cantidad de aire inyectado, de manera que el aire se acumula en la tapa de aire a una velocidad más rápida que la velocidad de escape a través del orificio 57A. Sin embargo, se proporciona el orificio 57A para permitir que la tapa de aire se descargue gradualmente en una situación en donde se agrega agua no aireada durante un ciclo de limpiado para el tanque. Regresando a las figuras 8, 9 y 10, se muestran tres distribuciones diferentes del sistema venturi para inyección de aire al interior del suministro de agua cruda corriente debajo de la bomba 19. Básicamente, cada sistema venturi comprende una boquilla 60 venturi que tiene un ducto 61 que se extiende a través de la boquilla, el ducto tiene una primera porción 62 la cual es de un diámetro más pequeño que una segunda porción 63. Las porciones 61 y 62 coinciden en un reborde 64. En el reborde, una perforación 65 transversal se comunica desde el reborde en la porción 63 hacia fuera, alejándose de la perforación a una superficie 66 exterior lo que permite que se extraiga aire a través de la perforación 65 para que se mezcle con el agua que fluye a través del ducto 61. En la figura 9 , el sistema venturi se forma por maquinado de un bloque 67 cilindrico de material plástico el cual se corta en los extremos 68 de bloque para formar perforaciones 69 roscadas, cada una para recibir un tubo insertado dentro del bloque. Se forma una perforación 70 roscada adicional dentro, del bloque para comunicarse con la perforación 65 de inyección de aire. La perforación 70 recibe una válvula de retención para permitir la entrada de aire pero para evitar el escape inadvertido de agua si llega a haber cambios en las velocidades de presión y de flujo. En la modalidad que se muestra en las figuras 8 y 10, la boquilla venturi se forma como una pieza 71 de inserción separada que tiene un cuerpo 72 cilindrico y una tapa 73 de extremo. El cuerpo 72 cilindrico se puede deslizar dentro de una instalación de plomería existente y la tapa 73 de extremo proporciona un reborde 74 el cual hace contacto contra un reborde de la instalación de plomería. De esta manera, en la figura 10 un empaque en T 75 convencional incluye tres piezas de extremo, cada una para recibir un tubo. La primera pieza 76 de extremo y la segunda pieza 77 de extremo se colocan a lo largo del mismo eje 78 orientado en direcciones opuestas. La tercera pieza 79 de extremo se coloca en ángulos rectos. Cada una de las piezas de extremo tiene un reborde 80 contra el cual un tubo es recibido en una perforación 81 de la pieza de extremo que hace contacto. En esta modalidad, la tapa 73 de extremo y particularmente el reborde 74 de la misma hace contacto contra el reborde 80 de una de las piezas de extremo seleccionada y después se deslizan hacia la pieza de extremo opuesta. La tercera pieza de extremo actúa para suministrar aire a la perforación 65, Un rebajo 65 B ' anular se extiende alrededor de la pieza 71 de inserción y comunica fluido a la perforación 65 lo que permite que la perforación 65 se oriente en cualquier dirección alrededor de su eje. En la figura 8 se modifica una porción 83 de tubo existente para incluir dos collares 84 y 85, cada uno soldado dentro del tubo 83. En esta modalidad, el collar 84 define una cara de extremo que coopera con la tapa 73 de extremo de la pieza de inserción. Se proporciona un anillo 86 sellante entre el collar 84 y la tapa 73 de extremo. En esta modalidad, la superficie 66 exterior de la pieza de inserción se maquina para formar una sección 87 escalonada hacia abajo la cual coopera con el collar 85. De esta manera, el collar 85 tiene una perforación interna más pequeña que tiene un tamaño para que ajuste sobre la superficie exterior de la sección 87 volteada hacia abajo. Se proporciona un segundo anillo 88 sellante entre un reborde 89 en el extremo de la pieza 87 que se ha volteado hacia abajo y la superficie adyacente del collar 85. La porción 90 de tubo corto se suelda sobre la superficie exterior del tubo en un orificio 91 en el tubo de manera que comunica aire al interior de la parte interior hueca del tubo y fuera de la superficie 66 para comunicación a través de la perforación 65 dentro del ducto 61 venturi. Con referencia ahora a las figuras 4, 5A y 5B, se muestra una primera construcción de uno de los filtros 33 y 34. El filtro comprende un tubo 92 que tiene una primera tapa 93 de extremo cerrada y una segunda tapa 94 de extremo la cual tiene un niple 95 de conexión para conexión a una línea de suministro utilizando una distribución de acoplamiento convencional . Sobre el exterior del tubo adyacente a la tapa 93 de extremo cerrada se proporciona un segundo niple 96 que se comunica con el interior hueco del tubo. Dentro del tubo se monta un elemento 97 de filtro el cual es cilindrico que está separado hacia adentro desde la superficie interior del tubo 92 de manera que puede pasar agua a través de la superficie cilindrica del elemento de filtro desde el niple 96 al niple 95, o viceversa. El elemento 97 de filtro se forma en una o más porciones de elementos. En la modalidad como se muestra, el elemento incluye una primera porción 98 que se extiende desde la tapa 93 de extremo hacia el collar 99 de soporte central y una segunda porción 100 que se extiende desde el collar 99 central a la tapa 94 de extremo. Cada porción 98, 100 se forma de un cuerpo 101 rígido tubular en forma de un tamiz de pozo convencional que tiene una pared periférica que tiene una pluralidad de ranuras de manera que permite el paso de agua mientras que impide el paso de materiales particulados. El cuerpo tubular 101 tiene un collar 102 soldado en un extremo y el collar 99 central soldado en el extremo opuesto. De esta manera, los collares 99 y 102 definen una cara de extremo la cual hace contacto con la cara de extremo del cuerpo 101 tubular y se suelda al mismo. El collar 102 tiene un par de sellos 103 de anillo toroidal que rodean la superficie exterior. Alrededor del cuerpo tubular se envuelve un primer tamiz 104 de filtro flexible el cual se extiende alrededor de la superficie periférica y define una tira superpuesta a lo largo del cuerpo 101 tubular. Un segundo tamiz 105 se envuelve alrededor del primer tamiz 104 y nuevamente define una tira superpuesta a lo largo del cuerpo tubular. Como se muestra en la figura 5C, la primera banda 106 interior se extiende a lo largo de la superficie exterior del miembro 101 tubular y se localiza en la sección 107 superpuesta del tamiz 104 flexible interior. Una segunda banda 108 se aplica superpuesta a la banda 106 y a la tira 107 y se cubre por una tira 109 de la sección superpuesta del tamiz 105 flexible exterior. La tira 107 se suelda por puntos a la banda 106. La tira 109 se suelda por puntos a la banda 108. De esta manera, los tamices flexibles 104 y 105 se forman en cuerpos cerrados cilindricos que rodean al miembro 101 tubular. Los extremos de las porciones 104 y 105 de tamiz flexible tubular coinciden con los extremos de cuerpo 101 tubular. Estos se envuelven por bandas 110 y 111 adicionales las cuales rodean al cuerpo tubular y sujetan las porciones 104 y 105 de tamiz al cuerpo tubular. Las bandas 110 y 111 también se pueden soldar por puntos a los tamices para cerrar los tamices en los extremos. Se proporcionan bandas 112 adicionales en los espacios a lo largo de la longitud del miembro 101 tubular y de esta manera sujetan los tamices sobre el miembro tubular impidiendo el ondeado de los tamices y la presión del agua que sale del interior hacia fuera. De esta manera, el miembro 101 tubular rígido interior proporciona un soporte para el tamiz flexible delgado. El miembro tubular interior puede tener una malla de tamiz de filtro del orden dé 25. La capa 104 flexible tiene una malla de filtro del orden de 1000. La capa 105 flexible exterior es una malla de filtro del orden de 25 y por lo tanto proporciona un soporte para el filtro fino contenido entre las dos capas exteriores. El collar 102 de extremo se desliza dentro de una porción 113 de manguito de extremo de la tapa 94 de extremo. De esta manera, el niple 95 se comunica con el interior hueco del elemento de filtro a través del tamiz 113 y a través de un orificio 114 en la placa 115 de extremo de la tapa 94 de extremo . El collar 99 incluye una primera porción 116 de collar la cual tiene una cara 117 de extremo que hace contacto con el extremo del miembro 101 tubular. El collar 99 incluye además una segunda porción 118 de collar la cual se suelda y rodea parcialmente la porción 116 de collar. Por lo tanto, la superficie interior de la porción 118 de collar tiene un diámetro igual a la superficie exterior de la porción 116 de collar. La porción 118 de collar tiene una superficie 119 de extremo separada longitudinalmente alejándose de la cara de extremo de la porción 116 de collar. Sobre la superficie exterior de la porción 118 de collar se proporciona una pluralidad de miembros 120 separadores espaciados angularmente que se encuentran distribuidos en posiciones separadas alrededor de la superficie periférica. Estos miembros separadores se distribuyen para hacer contacto con la superficie interior del tubo 92 y mantener al collar 99 centrado en el tubo 92. La segunda porción 98 de elemento de filtro, como . se muestra parcialmente en la figura 5A y parcialmente en la figura 5B incluye un collar 122 de extremo idéntico al collar 102. Este collar hace contacto con el extremo del miembro 101 tubular de la porción 98 y por lo tanto se puede deslizar dentro -de la porción 118 de collar y se puede sellar en relación al mismo por medio de los anillos toroidales 123 que corresponden a los anillos toroidales 103 del collar 102. En el extremo opuesto de la porción 98 está un collar 124 que corresponde al collar 122 y que tiene sellos 125 de anillo toroidal similares. El collar 124 se desliza dentro de la porción 126 de manguito que corresponde a la porción 123 de manguito de la tapa 94 de extremo. La porción 126 de manguito es transportada sobre una placa 127 de extremo unida a un bloque 128 de soporte cilindrico que se extiende axialmente alejándose del elemento de filtro. Una cara 129 de extremo del bloque 128 de soporte hace contacto con la cara 130 interior de la tapa 93 de extremo. Cada una de las tapas 93 y 94 de extremo tienen una sección 131 rebajada sobre la cual se recibe el tubo 92 y es sujetado en su lugar por un miembro 132 de inmovilización de ranura convencional. De regreso ahora a las figuras 11 y 12, se muestra una construcción de filtro modificado similar a la de las figuras 3 y 4. Por lo tanto, el filtro de las figuras 11 y 12 comprende un tubo 133 exterior cerrado por las tapas de extremo 134 y 135. La tapa 134 de extremo incluye un niple 136 que se comunica con una abertura 137. Se proporciona un niple 138 sobre la pared periférica definida por el tubo 133 y que se comunica con una abertura 139. En esta modalidad un material 140 de tamiz de filtro es soportado en una pluralidad de varillas 141 y 142. Las varillas son transportadas sobre las placas de extremo 134 y 135 de manera que se extienden longitudinalmente del · tubo 133. Las varillas incluyen un conjunto de varillas exteriores 141 y un conjunto de varillas interiores 142. Las varillas exteriores 141 se encuentran sobre un circulo exterior que rodea al eje 143 del tubo 133. Las varillas interiores 142 se encuentran sobre un segundo circulo más pequeño que el círculo exterior. El material 140 de tamiz de filtro está envuelto hacia adentro de las varillas interiores y hacia fuera de las varillas exteriores de manera que constituye una forma de estrella, como se observa mejor en la figura 12. El material de tamiz de filtro puede tener la misma construcción que la descrita previamente, que incluye una capa más gruesa interior, una capa de filtro fino central y una capa más gruesa exterior. Cada tapa de extremo 134, 135 incluye una placa 142 metálica interior que se incrusta dentro de un material 143 aislante. De esta manera, la placa 142 está separada eléctricamente del tubo 133. Las placas 142 se conectan eléctricamente a las varillas 141 de manera que se puede aplicar voltaje entre las varillas y el tamiz a un voltaje, y el tubo a un segundo voltaje. Los conectadores de alambre 144 y 145 permiten la conexión de un voltaje adecuado a través de estos elementos . El uso de tamices de filtro mecánicos en serie con los elementos de membrana reduce el potencial para una conexión separadora de alimentación. Los tamices impiden que los materiales particulados más grandes pasen a través del elemento de membrana en una de dos maneras: detiene las partículas en el tamiz, o rompen las partículas en piezas más pequeñas que no provocarán obturación del separador de alimentació . La inversión de flujo a través de los tamices permite que las partículas sean eliminadas por lavado de la superficie del tamiz hacia la cámara de concentración en donde pueden estar contenidas hasta que se separen del sistema por completo. La inversión de flujo a través de los elementos de filtro mecánico no se realiza en otros sistemas como parte de un funcionamiento regular. Cualquier inversión de flujo que se pueda presentar en otros filtros mecánicos se realiza con el único propósito de limpiar el elemento y habitualmente es una operación manual de desperdicio. La colocación de los tamices en línea en el sistema resulta única. Otros sistemas pueden incorporar dispositivos de filtrado previo de agua cruda pero colocan los tamices en línea, en serie con el elemento de membrana en el circuito de concentración permite que los tamices eliminen partículas que se separan por precipitación de la solución, cuando se exceden los límites de solubilidad o cuando se oxidan; estos materiales pueden no estar presentes en el agua cruda como material particulado y por lo tanto pueden no ser eliminados con equipo de filtración mecánica en ese punto. El tamaño de tamiz se selecciona de manera que no se sacrifique la capacidad de filtración mínima y al mismo tiempo se obtenga un área abierta máxima; un tamaño preferido es de 25 µp?. Este tamaño de tamiz puede variar de menos de 1 µ,t? a más de 200 µt?, en base en los contaminantes presentes en la solución que se va a tratar y el diseño del separador de alimentación del elemento de membrana. En esta modalidad y la modalidad del tamiz descrito previamente, se puede suministrar una corriente directa o un voltaje de alternancia lenta a los tamices con el fin de ayudar en la catalización o cristalización de sales metálicas materiales orgánicos cargados. El voltaje de corriente directa o el voltaje de corriente alterna que alterna lentamente se puede aplicar a través de cada tamiz individual con inversiones periódicas de polaridad para minimizar la migración de iones y la degradación del material de tamiz y para ayudar en la eliminación de las partículas unidas debido a las fuerzas electrostáticas. El voltaje también se puede aplicar entre los dos tamices en cada lado del elemento de membrana, o entre los tamices y el núcleo recolector de producto o entre los tamices y el material de alojamiento de membrana. Se puede utilizar la inversión periódica" de polaridad para minimizar la migración de iones entre cualquiera de los dos materiales que estén cargados. Un material preferido para la construcción de tamices en línea es acero inoxidable. El acero inoxidable se puede utilizar debido a su resistencia a materiales corrosivos. El acero inoxidable no es dañado mecánicamente tan fácil como otros metales más suaves o los materiales plásticos. El acero inoxidable tiene una deficiencia inherente de electrones la cual cataliza el proceso de cristalización como se ha mencionado antes, sin la aplicación de voltaje de corriente directa. El acero inoxidable no es una elección habitual en otros sistemas debido a los costos y la tendencia a obturaciones con formación de cristales debido a la deficiencia de electrones. El sistema utiliza esta propiedad del acero inoxidable ventajosamente con la implementacion del flujo inverso para eliminar por lavado los contaminantes del tamiz. El término "tela" como se utiliza en la presente, se pretende por lo tanto que incluya alambre de acero tejido u otras formas de malla de acero así como otro material de lámina flexible el cual sea permeable al agua pero que proporcione intersticios para recolección de particulados en el mismo. Se pueden utilizar materiales diferentes al acero inoxidable en los tamices en línea, cada uno se selecciona por las propiedades de deficiencia de electrones, conductividad, resistencia a materiales corrosivos, costo, facilidad de elaboración, características de resistencia mecánica o cualquier otra combinación de los factores anteriores . La configuración geométrica de los tamices y la tensión mecánica aplicada al material se seleccionan de manera que induce la resonancia mecánica en el tamiz cuando la solución fluye a través del mismo en dirección inversa con el propósito de romper los sólidos de la superficie del tamiz para su eliminación por la cámara de concentración. El gas que se inyecta preferiblemente es aire, pero se pueden utilizar otros gases que incluyen aquellos agregados al aire tales como ozono u otros agentes oxidantes o como un sustituto para el aire . La inyección de aire en el concentrado de la corriente de alimentación lleva a cabo los siguientes objetivos principales : Crear o mantener una tapa de aire en la cámara de concentración. El aire comprimido en la cámara de concentración se puede utilizar para vaciar o "agotar" la cámara de concentración. Este método es preferido para desplazar el contenido de la cámara de concentración utilizando grandes volúmenes de agua o solución de otras fuentes. Esto disminuye la cantidad de solución de desperdicio descargada, y por lo tanto incrementa la recuperación total del agua del sistema. Utilizando aire comprimido para purgar la cámara de concentración se asegura que la cámara de concentración sea vaciada completamente. El oxígeno gaseoso a presiones más elevadas es más reactivo que el oxígeno gaseoso a presiones menores . Al inyectar aire al sistema, el oxígeno tiene un potencial oxidante superior en comparación con el oxígeno gaseoso fuera (que se encuentra a 1 atm) del sistema. Esto permite que el oxígeno oxide un espectro más amplio de sales metálicas y materiales orgánicos que los que serían posibles de otra manera. Estos materiales se eliminan de la corriente concentrada en la cámara de concentración y en los filtros en línea y por lo tanto no están presentes en el agua de alimentación para los elementos de membrana. La solución que está saturada con aire actuará como un agente de limpiado para mantener limpias a la tubería y las áreas abiertas de membrana. La inyección de aire desplazará gases menos solubles o más volátiles, tales como metano, sulfuro de hidrógeno y permitirá una remoción fácil de la solución en la tapa de aire de la cámara de concentración antes de que el agua de alimentación alcance los elementos de membrana. La saturación de la solución con aire también ayuda en la floculación de los constituyentes orgánicos, sales metálicas y otros contaminantes en la cámara de concentración y por lo tanto aumentará su eliminación. El oxígeno es consumido principalmente durante las reacciones anteriores, de manera que la solución saturada está constituida predominantemente con gases que muestran poca reactividad (tal como el nitrógeno) que es alimentado a los elementos de membrana.
Los gases de saturación alimentados a los elementos de membrana están constituidos en su mayor parte de gases menos reactivos (nitrógeno) , los que ayudarán a mantener las áreas abiertas de la capa permeable al agua en una membrana de película delgada, o estructuras de poro en ultrafiltración u otras membranas porosas o películas delgadas o cualquier otro flujo transversal, o algún proceso de filtración de extremo ciego como una consecuencia de los gases de transferencia a través de las membranas o de películas delgadas o bien de filtración de flujo transversal o aplicación de filtración de extremo ciego. Dado que se pueden realizar diversas modi icaciones a la invención como se describe en lo anterior y muchas modalidades aparentemente diferentes de manera amplia de la misma elaboradas dentro del espíritu y alcance de las reivindicaciones sin que por esto se aparten de tal espíritu y alcance, se pretende que toda la materia contenida en la especificación anexa se interprete únicamente como ilustrativa y no en un sentido limitante. Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.