PT1689516E - Separação de partículas sólidas do líquido no qual as mesmas estão dispersas - Google Patents

Description

DESCRIÇÃO

SEPARAÇÃO DE PARTÍCULAS SÓLIDAS DO LÍQUIDO NO QUAL AS MESMAS ESTÃO DISPERSAS

CAMPO DA INVENÇÃO

Esta invenção relaciona-se com a separação de partículas sólidas de um liquido no qual as mesmas estão dispersas.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO A fim de remover partículas sólidas, finas do tamanho de alguns mícrones de água (ou de qualquer outro líquido) é convencional utilizar materiais semipermeáveis. Os materiais utilizados são porosos a moléculas de água, mas os poros são suficientemente pequenos para evitar que a partículas sólidas passem através dos mesmos. Os materiais realizam uma micro ou ultra filtração, dependendo no seu tamanho de poro.

Convencionalmente, um filtro com base neste tipo de material compreende um cano de núcleo alongado que tem fileiras de orifícios ao longo do mesmo. Folhas alongadas de material semipermeável tendo um lado aberto, mas, caso contrário, sendo na forma de bolsas vedadas, são fixadas ao cano com as suas bordas abertas em comunicação com a fileira de orifícios. Há espaçadores do tipo malha entre as bolsas e dentro das bolsas. As bolsas vedadas são firmemente enroladas 1 à volta do cano e a unidade enrolada é deslizada para dentro de um invólucro externo alongado.

Quando a água com partículas sólidas entranhadas flui para dentro do invólucro, a mesma entra dentro de passagens de retenção de sólidos limitadas entre as folhas, estando os espaçadores entre as bolsas nas passagens de retenção de sólidos. A água, mas não os sólidos, permeia através do material semipermeável para dentro das bolsas e a partir daí para o cano por meio das bordas abertas das bolsas e das fileiras de orifícios.

Depois de um período de utilização, o filtro torna-se bloqueado ou, pelo menos, o caudal diminui a tal ponto que é necessário limpar o filtro. Isto é conseguido por meio da abertura de uma válvula que controla a saída de detritos do invólucro e alimentando água de lavagem sob pressão para dentro do invólucro para varrer a água no invólucro e as partículas sólidas para fora do invólucro através da saída de detritos.

Os documentos EP-A-1022052, WO 03/031342 e JP 09 313899 A (Resumos de Patentes do Japão, 1998, n° 04, 31 de Março de 1998) todos descrevem métodos para a lavagem de unidades de filtro do tipo descrito. O objectívo da presente invenção é proporcionar um método melhorado para operar uma unidade de filtro e uma instalação de filtro melhorada.

BREVE DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO 2

De acordo com um aspecto da presente invenção é proporcionado um método para operar uma unidade de filtro vertical que inclui uma membrana compreendendo um cano de permeato e folhas permeáveis à água através das quais passa a água para alcançar o referido cano de permeato, o método compreende alimentar água não tratada à extremidade inferior da unidade, extrair água permeada da extremidade inferior da unidade e manter uma pressão acima da pressão atmosfera na extremidade superior da unidade por meio de uma conexão permanente a um fornecimento de gás sob pressão. A titulo de economia, o gás, de uma maneira geral, será o ar, mas outros gases poderiam ser utilizados.

Para limpar a membrana, o método de operação compreende interromper o fluxo de água não tratada, abrir uma linha de fluxo de detrito que se comunica com a extremidade inferior da unidade e instituir o fluxo de água de lavagem para a extremidade superior da referida unidade ao mesmo tempo que se mantém o fornecimento de gás à extremidade superior da unidade de modo que a água, o gás e as partículas sólidas fluam da referida unidade através da referida linha de fluxo de detritos.

Durante a lavagem da unidade de filtro a pressão pode ser mantida num valor constante ou pode pulsar. A presente invenção também proporciona uma instalação compreendendo uma unidade de filtro vertical que inclui uma membrana compreendendo um cano de permeato vertical e folhas permeáveis à água através das quais passa a água para atingir o referido cano de permeato, uma entrada na extremidade 3 inferior da unidade para a água não tratada, uma saída na extremidade inferior para unidade para o permeato, meios de válvulas para encerrar o fornecimento de água não tratada, uma entrada na extremidade superior da unidade, um fornecimento de gás sob pressão que fica permanentemente conectado à entrada na extremidade superior da unidade, enquanto a unidade está em funcionamento, para separar o líquido dos sólidos entranhados, um cano para o fluxo de água de lavagem que leva à entrada na extremidade superior da unidade, meios de válvula para normalmente encerrar o referido cano de fluxo de água de lavagem e cujos meios de válvula podem ser abertos para conectar o referido de fluxo de água de lavagem para uma fonte de água de lavagem sob pressão quando a limpeza está a ser realizada e uma saída de detritos na extremidade inferior da unidade a fim de que, através da qual, a água de lavagem e as partículas sólidas saiam da unidade. A unidade de filtro dentro da instalação pode consistir numa membrana compreendendo um cano de permeato e folhas permeáveis à água através das quais passa a água para alcançar o referido cano permeável, a membrana tendo uma tampa na extremidade em cada extremidade do mesmo e um invólucro formado in situ enrolando fibras revestidas com resina à volta da membrana e das tampas.

As fibras são, de preferência, na forma de fibras de vidro, mas outras fibras, tais como fibras de carbono e fibras Kevlar podem ser utilizadas.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS 4

Para uma melhor compreensão da presente invenção, e para ilustrar como a mesma pode ser levada a cabo, será feita agora referência, a titulo de exemplo, aos desenhos associados em que: a Figura 1 é uma secção em corte de uma unidade de filtro de acordo com a presente invenção; a Figura 2 é uma vista "explodida" da unidade de filtro da Figura 1; a Figura 3 e 4 são vistas ilustrativas de lados opostos de uma instalação de filtro; as Figura 5 e 6 são elevações laterais de lados opostos da instalação de filtro; a Figura 7 é uma vista de plano de topo de uma instalação de filtro; a Figura 8 e 9 são vistas das extremidades opostas da instalação de filtro; e a Figura 10 é uma diagrama do circuito da instalação de filtro.

DESCRIÇÃO PORMENORIZADA DOS DESENHOS 5 A unidade de filtro 10 ilustrada nas Figuras 1 e 2 compreende um cano de núcleo 12 alongado, vertical, perfurado, à volta do qual são enroladas folhas 14 alongadas (Figura 2). Cada folha 14 é na forma de uma bolsa vedada e é fabricada utilizando material semipermeável que permite que a água, mas não as partículas sólidas, passem através da mesma. A borda interna de cada bolsa é aberta e é esta borda que é ligada ao cano 12. As bolsas comunicam-se com o interior do cano 12 por meio da grande quantidade de perfurações no cano 12. A construção do cano 12 e as folhas 14 é convencional. De acordo com a nomenclatura convencional na técnica, a estrutura que compreende o cano (designado 12} e as folhas permeáveis à água (designadas 14) serão referidas como uma "membrana". A membrana é designada 16. A unidade de filtro, conforme ilustrado na Figura 1, inclui ainda uma tampa da extremidade 18 na sua extremidade inferior. A tampa da extremidade 18 tem um encaixe 20 que recebe um tubo 22. O tubo 22 penetra no cano 12 e conecta a tampa da extremidade 18 ao cano 12. Um orifício de saída 24 na tampa da extremidade 18 comunica-se com o interior do tubo 22 e, por conseguinte, com o interior do cano 12 e permite que o permeato que entrou no cano 12 flua da unidade de filtro 10. O tubo 22 conecta, temporariamente, a tampa da extremidade 18 à membrana 16. A tampa da extremidade 18 tem, adicionalmente, mais dois orifícios 26 e 28. O orifício 26 é a entrada de alimentação de água não tratada e o orifício 28 é a saída de lavagem. É através do orifício 28 que as partículas sólidas são varridas do invólucro durante o procedimento de limpeza, conforme será descrito aqui adiante. Se desejado, pode haver mais de um orifício 26 e mais de um orifício 28. 6

Na extremidade superior da unidade de filtro 10 há uma outra tampa de extremidade 30. A tampa de extremidade 30 tem um orificio axial 32 através do qual é ligado um fornecimento de ar sob pressão (não ilustrado nas Figuras 1 e 2). Há um espaço entre a tampa da extremidade 30 e a membrana 16. A extremidade superior do cano do núcleo 12 é fechada por um tampão 36.

Para fabricar a unidade de filtro 10, a membrana 16 tem duas tampas da extremidade 18, 30 encaixadas à mesma e a estrutura compósita é montada sobre um mandril rotativo (não ilustrado). 0 mandril compreende dois eixos coaxiais, axialmente espaçados que entram nos orifícios 24 e 32 para, deste modo, montar, de forma rotativa, as tampa da extremidade 18, 20 e a membrana 16. A tampa da extremidade 30 inclui uma bainha 38 na qual a extremidade da membrana 16 é fixada proporcionando, deste modo, a conexão temporária necessária entre a tampa 30 e a membrana 16. 0 mandril é girado e um invólucro 40 é fabricado enrolando vidro revestido com resina ou outros filamentos de fibra à volta da membrana 16 e as tampas das extremidades 18, 30. 0 invólucro 40 une a membrana 16 às tampas das extremidades 18, 30 para, deste modo, formar uma unidade integrada que não tem qualquer espaço entre a superfície externa da membrana 16 e a superfície interna do invólucro 40.

Com referência agora às Figura 3 a 10, a instalação de filtro ilustrada compreende uma estrutura de base 42 sobre a qual são montados todos os componentes restantes da instalação. 7

Quatro unidades de filtro 10.1, 10.2, 10.3 e 10.4 da forma descrita acima são montadas sobre a estrutura 42. Canos 44 são conectados aos orifícios de entrada 32 das quatro unidades de filtro. Cada cano 44 leva a uma válvula 46 (Figura 10) que controla o fluxo de um fornecimento de ar 48. A água a ser tratada entra por meio de uma entrada 50 e flui através de uma válvula 52 para um cano 54 que conecta ao lado da sucção de um bomba 56. O lado da pressão da bomba é conectado a um colector 58. Há uma segunda entrada 60 para a água de lavagem e uma válvula 62 é proporcionada entre a entrada 60 e o cano 54. O colector 58 é conectado por canos de quatro ramificações 64 aos orifícios 26 das unidades 10.1, 10.2, etc. Deste modo, a água não tratada flui para dentro das passagens de retenção de sólidos das membranas 16. Cada orifício 24 é conectado a um cano de saída 66 e os canos 66 levam a um colector de saída de permeato 68. 0 outro orifício 28 de cada tampa da extremidade 18 é conectado a um cano 70 e os canos 70 levam a um colector 72. Há válvulas 7 4 nos canos 70, válvulas 76 nos canos 66 e válvulas 78 nos canos 64.

Um cano 80 conecta o colector 58 aos canos ramificados 82 que conduzem aos orifícios de entrada 32 nas extremidades superiores das unidades 10.1, 10.2, etc. Normalmente, há válvulas fechadas 84 nos canos ramificados 82. Os canos 82 unem-se aos canos 4 4 de modo que os orifícios 32, para a finalidade de lavagem, possam ser conectados, simu11aneamente, ao fornecimento de ar designado 4 8 e ao fornecimento de água limpa 60. 8

Em funcionamento normal a água não tratada com partículas sólidas contidas na mesma é bombeada pela bomba 56 para dentro do colector 58, depois para dentro dos canos 64, através dos orifícios 26 e para dentro das membranas 16. A água que fluí para dentro das membranas 16 permeia através das folhas 14 e sai por meio dos canos 12, dos tubos 22 e orifícios 24. A partir dos orifícios 24 a água flui para os canos 66 e a partir daí para o colector 68 por meio das válvulas 76.

As extremidades superiores da unidades 10.1, 10.2, etc., são ligadas, permanentemente, ao fornecimento de ar 48 para, deste modo, manter uma pressão acima da pressão atmosférica em cada unidade 10.1, 10.2, etc. A pressão da água não tratada de alimentação nos orifícios 26 é suficiente para equilibrar a pressão do ar, de tal maneira que a água enche os invólucros 40 substancialmente até o topo ao mesmo tempo que deixa uma espaço de ar acima da água.

Quando as unidades de filtro tornam-se entupidas, a válvula 52 é fechada e a válvula 62 é aberta. Simultaneamente, as válvulas 74 e 84 são abertas e as válvulas 76, 78 são fechadas. As válvulas 74, 84, em funcionamento normal, são fechadas e as válvulas 76, 78 são, normalmente, abertas. A água de lavagem flui da bomba 56 para o colector 58 e, depois, para o cano 80. A partir do cano 80 a água de lavagem flui pelos canos 82 para os orifícios 32 com o ar de entrada que foi capaz de começar a fluir por meio das unidades, assim que as válvulas 78 foram fechadas para remover a pressão da água das extremidades inferiores das membranas. O ar e a água de lavagem fluem pelas passagens de retenção de sólidos das membranas, para fora pelo orifícios 28 9 para os canos 70 e, depois, para o colector 72 levando consigo as partículas removidas por filtração. O ar sob pressão é fornecido constantemente à extremidade superior de cada unidade de filtro. Durante a lavagem a pressão do ar pode ser mantida num valor constante ou pode ser feita pulsar. 31.01.2008 10

Claims (5)

1. REIVINDICAÇÕES 1. Método para operar uma unidade de filtro vertical (10) que inclui uma membrana (16) compreendendo um cano de permeato (12) e folhas permeáveis à água (14) através das quais passa a água para alcançar o referido cano de permeato, o método compreendendo alimentar água não tratada à extremidade inferior da unidade (10) e extrair a água de permeato da extremidade inferior da unidade (10) , caracterizado por manter uma pressão acima da pressão atmosférica na extremidade superior da unidade (10) por meio de uma conexão permanente a um fornecimento (48) de gás sob pressão.
2. 2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por para limpar a membrana (16) , o método de operação compreender interromper o fluxo de água não tratada, abrir uma linha de fluxo de detrito (66) que se comunica com a extremidade inferior da unidade e instituir o fluxo de água de lavagem para a extremidade superior da referida unidade ao mesmo tempo que mantém o fornecimento de gás à extremidade superior da unidade de modo que a água, o gás e as partículas sólidas fluam a partir da referida unidade através da referida linha de fluxo de detritos.
3. 3. Método de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por a pressão do fornecimento de gás pulsar durante a lavagem.
4. 4. Instalação compreendendo uma unidade de filtro (10) que inclui uma membrana (16) compreendendo um cano permeato vertical (12) e folhas permeáveis à água (14) através das 1 quais passa a água para alcançar o referido cano de permeato, uma entrada (26) na extremidade inferior da unidade para alimentação da água não tratada, uma saída (24) na extremidade inferior da unidade para o permeato, meios de válvulas (78) para encerrar o fornecimento (64) de água não tratada, uma entrada (32 na extremidade superior da unidade, um fornecimento (48) de gás sob pressão que fica permanentemente conectado à referida entrada (32) na extremidade superior da unidade, enquanto a unidade está em funcionamento para separar o líquido dos sólidos entranhados, um cano (82) para o fluxo de água de lavagem que leva à entrada (32) na extremidade superior da unidade, meios de válvula (84) para normalmente encerrar o referido cano de fluxo de água de lavagem e cujos meios de válvula podem ser abertos para conectar o referido de fluxo de água de lavagem para uma fonte de água de lavagem sob pressão quando a limpeza está a ser realizada e uma saída de detritos (28) na extremidade inferior da unidade, através da qual a água de lavagem e as partículas sólidas saiam da unidade.
5. 5. Instalação de acordo com a reivindicação 4, caracterizada por a unidade de filtro compreender uma membrana (16) compreendendo um cano de permeato (12) e folhas permeáveis à água (14) através das quais passa a água para alcançar o referido cano de permeato, a membrana tendo uma tampa da extremidade (18, 30) em cada extremidade da mesma e um invólucro (40) formado in situ enrolando fibras revestidas com resina à volta da membrana e das tampas. 31.01.2008 2