PT2560747E - Recipiente multi-membranas - Google Patents

Description

DESCRIÇÃO "RECIPIENTE MULTI-MEMBRANAS" A invenção está dirigida a um recipiente de pressão multi-membranas com distribuição de base integrada e sistema coletor no topo. A ultrafiltração é um tipo de filtragem. Outros tipos de filtração podem ser a microfiltração ou a nanofiltração. A ultrafiltração é empregue para separar ou remover partículas maiores do que os tamanhos de cerca de 0.01-0.1 ym - dependendo dos tamanhos dos poros da unidade de ultrafiltração - a fim de purificar ou reciclar um fluxo de fluido. A ultrafiltração (Abreviatura: UF) é uma variedade de filtração por membranas em que normalmente a pressão hidrostática força um líquido contra uma membrana semipermeável. Sólidos e solutos suspensos de elevado peso molecular são retidos, enquanto a água e os solutos de baixo peso molecular passam através das membranas. A ultrafiltração é um processo de separação que utiliza membranas com tamanhos dos poros normalmente na faixa de 0.1 a 0.001 mícrones. A ultrafiltração permite purificar, separar e concentrar macromoléculas alvo em sistemas contínuos. Isto é feito pela pressurização do fluxo da solução fluir por guiar esta solução pressurizada através de uma membrana de ultrafiltração. O solvente e outros componentes dissolvidos que passam através das membranas são conhecidos como "permeado". Os componentes que não passam são conhecidos como "concentrado". Dependendo dos tamanhos dos poros das membranas usadas em relação aos tamanhos das partículas, as macromoléculas podem ser purificadas, separadas ou concentradas em qualquer fração.

Em produtos da técnica anterior, o tratamento da água é feito por uma pluralidade de módulos de ultrafiltração, cada módulo pode ser substancialmente um cilindro que compreende uma ou várias membranas de ultrafiltração. A membrana pode ser principalmente de tipo capilar e/ou de fibra oca. Cada módulo pode ter o seu próprio invólucro com conetores para fornecimento de fluido ou drenagem de fluido.

Para sistemas de filtração industriais em grande escala , por exemplo, para purificar uma grande quantidade de água, é providenciada uma pluralidade destes módulos para um sistema de filtração. Normalmente estão dispostos em linhas e colunas, normalmente em configuração paralela, cada módulo com tubos de entrada e de saída separados para proporcionar um fluxo fluido através do módulo. Uma disposição típica pode ser vista de forma esquemática na Fig. 1.

Para providenciar uma filtração suficiente na totalidade, o sistema de filtração global requer uma grande superfície de filtragem que pode ser alcançada por um número necessário de módulos de filtração. Tal pode conduzir a uma grande área ocupada do sistema de filtração global.

Assim, é um objetivo providenciar um sistema de ultrafiltração modificado que resulta numa disposição mais compacta.

As publicações da patente E.U.A. 4,876,006 A e JP 2000 051670 A mostram disposições cilíndricas compactas de sistemas de filtração, ambas providenciando também uma disposição de lavagem de volta para limpeza do sistema de filtração. É também um objetivo específico providenciar uma solução alternativa ou melhorada para a lavagem de volta do tal sistema de ultrafiltração cilíndrico.

RESUMO DA INVENÇÃO A presente invenção procura reduzir os inconvenientes mencionados.

Este objetivo é conseguido pelas reivindicações independentes. As reivindicações dependentes descrevem desenvolvimentos vantajosos e modificações da invenção.

De acordo com a invenção, é providenciado um recipiente de filtração pressurizado, particularmente de forma cilíndrica, como definido na reivindicação 1.

Em mais detalhe e parcialmente repetitivo, o elemento de filtro é composto de uma pluralidade de módulos de membranas de filtração dispostos verticalmente, particularmente módulos de membranas de ultrafiltração. Os módulos de membranas de filtração são cada um compostos de uma pluralidade de elementos cilíndricos de fibra oca para filtragem de um fluido a ser filtrado. O distribuidor está localizado numa extremidade inferior e é ligado a uma entrada para distribuir um fluido de entrada ao elemento de filtro. 0 coletor é ligado a uma descarga para recolher um fluido de salda do elemento de filtro. Como foi dito, o elemento de filtro está localizado entre o distribuidor e o coletor. 0 distribuidor está disposto de modo a guiar o fluido a ser filtrado para superficies exteriores cilíndricas da pluralidade de módulos de membranas de filtração. A pluralidade de módulos de membranas de filtração está configurada de modo que o fluido a ser filtrado é alimentado através de superfícies exteriores cilíndricas. Uma placa de limpeza é também fornecida, a placa de limpeza providenciando orifícios de ar dirigidos para uma superfície dos módulos de membranas de filtração. A placa de limpeza é alimentada por ar através de canais de ar, em que os canais de ar são providenciados a partir de uma placa de distribuição inferior integrada na placa de suporte.

Durante operação, um líquido a ser filtrado ou fluido multifásico o fluido de entrada - pode ser fornecido sob pressão ao distribuidor. 0 distribuidor pode ser disposto de tal modo que o fluido é distribuído a toda a pluralidade de módulos de membranas de filtração. Preferencialmente, a mesma quantidade de fluido é fornecida a todas as superfícies de cada um dos módulos de membranas de filtração.

Numa forma de realização preferida, o distribuidor pode ser disposto substancialmente como um parabólico elíptico com uma abertura para ligação à entrada numa ponta do parabólico elíptico. No momento de apresentação deste pedido de patente um exemplo de um parabólico elíptico pode ser visto na página de internet http://mathworld.wolfram.com/EllipticParaboloid.html ou é c onhecido substancialmente a partir da forma de antenas parabólicas para definir o que se entende pelo termo parabólico elíptico.

De acordo com a invenção, o distribuidor e o coletor podem ser cada um construídos como uma peça única, ou seja, formados integralmente. Especificamente um sistema de tubos pode não ser considerado um distribuidor ou um coletor de acordo com a invenção. 0 distribuidor e o coletor podem não ter tubos.

Cada uma da pluralidade de módulos de membranas de filtração pode compreender uma pluralidade de membranas de filtração para filtrar o fluido de entrada, cada uma das membranas de filtração pode ser de forma cilíndrica e pode ser construída a partir de carbono e/ou fibras para proporcionar o efeito de filtragem. Preferencialmente o fluido de entrada a ser filtrado é providenciado à membrana de filtração através da sua superfície lateral cilíndrica de tal modo que o fluido pode - em partes sem as partículas a serem filtradas - passar radialmente para dentro no corpo da membrana de filtração. 0 fluido purificado a passar as membranas de filtração o fluido de saída, irá alcançar o coletor através do qual o fluido é recolhido e distribuído para a saída.

Esta disposição permite uma filtração de um fluido com um design muito compacto, uma vez que todos os módulos de membranas de filtração estão dispostos num único recipiente. Apenas pode ser necessário um único invólucro para o recipiente global e não é necessário nenhum invólucro especifico para os módulos de membranas de filtração. Como a distribuição e recolha do fluido é feita por elementos únicos - o distribuidor e o coletor - sem usar um sistema de tubos, pode ser providenciado um sistema muito seguro através do qual podem ser evitadas ou pelo menos reduzidas as fugas com origem nos tubos. 0 número de peças pode ser reduzido significativamente. A área ocupada e o peso do recipiente podem ser inferiores a uma solução da técnica anterior.

Todavia, o recipiente continua a ser um design modular. Instalação do recipiente pode ser rápido e fácil. 0 recipiente pode ser instalado a partir de peças pré-montadas.

Numa forma de realização preferida, o recipiente é caraterizado por a pluralidade de módulos de membranas de filtração poder ser posicionada numa primeira extremidade através de uma placa de retenção prato e numa segunda extremidade através de uma placa de suporte. A primeira extremidade é a extremidade na direção da entrada, a segunda extremidade a extremidade na direção da saida. Isto permite ter uma implementação muito robusta e rígida por apenas usar pouco material como estrutura de suporte. A placa de retenção e/ou a placa de suporte pode, aceitavelmente, ser disposta como um disco com recessos, cada recesso com o tamanho de uma secção transversal de uma da pluralidade de módulos de membranas de filtração, a secção transversal sendo perpendicular a um eixo do respetivo módulo de membrana de filtração. Normalmente a placa de retenção e a placa de suporte podem ser substancialmente semelhantes de uma forma geral, mas normalmente irão diferir no que diz respeito à posição e ocorrência dos respetivos orifícios.

Numa outra forma de realização preferida, uma placa de guia pode estar presente entre a primeira extremidade e a segunda extremidade. A placa de guia pode ser disposta como um disco compreendendo punções omissas, cada punção com o tamanho de uma secção transversal de uma da pluralidade de módulos de membranas de filtração, a secção transversal sendo perpendicular a um eixo do respetivo módulo de membranas de filtração. Preferencialmente um módulo de membranas de filtração pode ser cilíndrico e uma respetiva punção pode ser circular. Uma tal placa de guia pode providenciar uma rigidez desejada da estrutura do recipiente. Além disso, uma placa de guia pode dar suporte ou orientação para inserir os módulos de membranas de filtração.

Com as punções e/ou os recessos é possível manter a pluralidade de módulos de membranas de filtração em posição, preferencialmente paralelos entre eles.

Preferencialmente, os recessos de uma das placas de suporte podem cada um ter um orifício central através do qual o fluido de saída pode ser guiado para a saída.

Preferencialmente, os recessos de uma das placas de suporte podem cada um ter um pequeno orifício central através do qual o fluido pode ser guiado para drenar os módulos de membranas de filtração.

Numa outra forma de realização preferida, a pluralidade de módulos de membranas de filtração pode cada uma ter forma cilíndrica e pode estar disposta paralelamente umas às outras, de tal modo que os módulos de membranas de filtração podem estar dispostos numa estrutura substancialmente do tipo favo de mel ou do tipo grelha ou hexagonal. Os módulos de membranas de filtração podem estar fixos através das punções e/ou dos recessos que estão dispostos na estrutura substancialmente do tipo favo de mel ou do tipo grelha ou hexagonal. As punções e/ou os recessos podem ser escalonados, preferencialmente escalonados pelo raio dos módulos de membranas de filtração cilíndricos.

Isto é vantajoso pois permite um desenho muito compacto uma vez que a distância entre os módulos de membranas de filtração pode ser reduzida. Portanto tal recipiente compacto pode até ser usado em áreas de espaço restrito, como instalações no mar. Instalações no mar podem ser plataformas de petróleo ou gás, instalações no fundo do mar, ou em navios. Não obstante, o design compacto também pode ser considerado vantajoso para instalações em terra.

Numa implementação preferida da invenção, o coletor pode ser disposto de tal modo que o fluido de saida é afunilado para um bocal durante o funcionamento. Para isso, o coletor pode ter depressões ou ondulações. 0 coletor pode também ser um prato de forma côncava com uma abertura central como uma saida para o fluido. Este prato pode ter nervuras de modo que o coletor se torne mais rígido. Em outras palavras, o coletor pode ser disposto substancialmente como um parabólico elíptico com uma abertura para ligação à saída numa ponta do parabólico elíptico. 0 distribuidor também pode ter ou depressões ou ondulações. Preferencialmente, o distribuidor e o coletor podem ser substancialmente da mesma forma e podem ainda ser peças idênticas. Eles podem ser montados em orientação oposta um ao outro.

Preferencialmente, o fluido será providenciado ao recipiente sob pressão. Além disso, as membranas de filtração serão orientadas verticalmente de tal modo que também podem funcionar sob orientação da gravidade.

Tem de ser notado que formas de realização da invenção podem ter sido descritas com referência a diferentes assuntos.

Em particular, algumas formas de realização foram descritas com referência a reivindicações do tipo do aparelho enquanto outras formas de realização têm sido descritas com referência a reivindicações do tipo do método. No entanto, um pessoa qualificada na técnica irá reunir a informação acima e a descrição a seguir que, salvo outra notificação, além de qualquer combinação de caraterísticas pertencentes a um tipo de assunto também qualquer combinação entre caraterísticas relativas a diferentes assuntos, em particular entre caraterísticas das reivindicações do tipo do aparelho e caraterísticas das reivindicações do tipo do método é considerado como sendo divulgado com este pedido.

Os aspetos definidos acima e outros aspetos da presente invenção são aparentes dos exemplos da forma de realização a serem descritas a seguir e são explicados com referência aos exemplos da forma de realização.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

Formas de realização da invenção serão agora descritas, a título apenas de exemplo, com referência aos desenhos que a acompanham, em que: A FIG. 1 mostra esquematicamente um sistema de ultrafiltração da técnica anterior; A FIG. 2 ilustra um recipiente de filtração; A FIG. 3 mostra uma vista mais detalhada do distribuidor, do coletor, da placa de suporte e da placa de retenção incorporados no recipiente; A FIG. 4 ilustra um recipiente de filtração que se centra na lavagem do sistema; A FIG. 5 ilustra placas de limpeza; A FIG. 6 centra-se numa forma de realização da placa de retenção; A FIG. 7 mostra uma implementação do distribuidor; A FIG. 8, 9 ilustra um recipiente de filtração que se centra na lavagem do sistema. A ilustração no desenho é esquemática. É de notar que para elementos semelhantes ou idênticos em diferentes figuras, serão utilizados os mesmos sinais de referência.

Algumas das caraterísticas e, especialmente, as vantagens serão explicadas para um sistema de ultrafiltração montado durante o funcionamento, mas, obviamente, as caraterísticas podem ser igualmente aplicadas aos componentes individuais do sistema de ultrafiltração mas podem mostrar as vantagens apenas uma vez montados e durante o funcionamento. Nenhum dos detalhes dados deveria ser limitado a um sistema de ultrafiltração enquanto em funcionamento.

DESCRIÇÃO DETALHADA DO INVENÇÃO

As membranas de ultrafiltração para tratamento de água são geralmente dirigidas para necessidades em terra. Tal tipo de membranas de filtração pode, eventualmente, ser desvantajoso num dos seguintes aspetos, uma vez que elas são normalmente dispostas num design semelhante ao mostrado na FIG. 1: - Restrições de espaço e peso,

Restrições de pressão do design, - Tempo de manutenção, - Custo de vida útil, - Questões de Saúde, Segurança e Ambiente (SSA)

Um tal sistema de filtração pode ser composto de módulos de membranas de filtração, que pode ser um sistema de membranas pressurizado, pré-concebido. Uma configuração modular "bloco de construção" pode simplificar o design, reduzir a instalação e tornar a operação fácil. Uma tecnologia de fibra oca pode ser usada para providenciar uma barreira verificável, garantindo virus, turbidez, sólidos suspensos, e a remoção de agentes patogénicos. Por exemplo, um sistema pode permitir até 40 milhões de litros por dia de capacidade de água tratada num patim. 0 sistema de filtração pode ser um sistema orientado por gravidade.

Pode substituir sistemas que requerem coagulantes para pré-tratamento de fluidos providenciados para reverter aplicações de osmose tais como o tratamento de água potável, a dessalinização, a reutilização e aplicações industriais.

Um sistema coletor pode ser necessário para distribuir e coletar fluidos, isolar módulos individuais ou pré-carregar módulos de membranas. É vantajoso se os componentes são permutáveis. 0 sistema coletor pode ser um sistema externo de distribuição e coleta contendo numerosas peças, como tubos e condutas.

Como um exemplo, um sistema descrito acima pode ter um design de pressão de 6 bar (ou seja, 6 * 10^ Pa) acima da pressão atmosférica.

Com base em tal design da técnica anterior, é proposta uma nova disposição inventiva com base na FIG. 2. A nova disposição pode manter algumas das caraterísticas e algumas das vantagens do design anteriormente divulgado - por exemplo, a modularização - mas irá adicionar benefícios extras, por exemplo, uma menor área de ocupação do sistema global . O recipiente de filtração a ser discutido pode ser um recipiente de ultrafiltração, mas eventualmente conceitos deste recipiente podem também ser aplicados a outros tipos de filtração desde que não haja obstáculos presentes que iriam parar uma pessoa qualificada de aplicar a tecnologia inventiva também a outras formas de filtração, como microfiltração, nanofiltração, ou até a osmose reversa.

Referindo-nos agora à FIG. 2, um recipiente inventivo 1 é mostrado numa vista explodida de diferentes ângulos. A FIG. 2A proporciona uma vista lateral, a FIG. 2B uma vista lateral de uma posição elevada, e a FIG. 2C uma vista lateral de uma posição ligeiramente abaixo do recipiente. A FIG. 2D mostra uma vista explodida de uma primeira extremidade do recipiente 1 numa vista mais detalhada, como indicado por um primeiro circulo na FIG. 2A. A FIG. 2E mostra uma vista explodida de uma segunda extremidade do recipiente 1 em maior detalhe, como indicado por um segundo circulo na FIG.2A. Todos estas figures mostram a mesma configuração.

Assume-se que o recipiente 1 é orientado num modo vertical. 0 recipiente pode ser simétrico em torno de um eixo Ai. A estrutura interna do recipiente 1 pode não ser perfeitamente simétrica axialmente, uma vez que uma pluralidade de módulos de membranas de filtração 3 estará presente dentro de um corpo do recipiente 1. Preferencialmente os módulos de membranas de filtração 3 estarão dispostos de tal modo que podem estar localizados em simetria de ponto em torno do eixo ou podem estar em simetria de espelho em relação a um plano definido pelo eixo Ai e um componente radial perpendicular ao eixo Ai. A seguir os componentes do recipiente são explicado na ordem em que estão localizados de cima para baixo -em sentido inverso ao fluxo de fluido quando em funcionamento de filtragem. Uma parte superior do recipiente compreende uma porca de bloqueio 101, um espaçador 102, um anel de bloqueio 105, uma tampa côncava 104, um coletor de coleção 105 como um coletor, uma junta de bocal removível 106, um bocal removível 107 como uma salda, uma junta superior da placa de retenção 108, uma placa de retenção 109, uma junta da placa de retenção 110, uma junta de vedação da membrana 111, pinos de localização 112. O bocal removível 107 está a providenciar uma ligação a um sistema de tubo tal que o fluido filtrado pode ser dirigido para fora através do sistema de tubos. O fluido pode ser o liquido filtrado ou solução multifásica que, nesta fase está limpo de partículas incluídas, vírus etc. A tampa côncava 104 pode ser considerada parte de um invólucro externo 215 do recipiente 1. O coletor de coleção 105 pode estar na forma de um prato com algumas nervuras no recesso para orientar e distribuir o fluido para uma pluralidade de módulos de membranas de filtração como o elemento de filtro 2.

Durante o funcionamento, o fluido será descarregado nos módulos de membranas de filtração 3 através de uma extremidade superior do respetivo módulo de membranas de filtração 3. O fluido irá passar através de uma pluralidade de orifícios na placa de retenção 109, que tem recessos cilíndricos, cada recesso configurado para corresponder a uma extremidade superior de um correspondente módulo de membranas de filtração 3.

Para cada recesso na placa de retenção 109, está presente um correspondente módulo de membranas de filtração 3, que tem uma extremidade superior que corresponde à forma do recesso da placa de retenção 109. Os módulos de membranas de filtração 3 estão configurados de tal modo que o líquido filtrado pode ser descarregado através da sua extremidade superior.

Cada módulo de membranas de filtração 3 pode ser substancialmente simétrico em torno de um eixo A2 e pode ser constituído por uma pluralidade de elementos de fibra oca cilíndricos para filtragem do fluido. Alternativamente podem ser usadas outras formas de filtragem dentro do módulo de membranas de filtração 3. A filtragem pode ter lugar ao providenciar o fluido multifásico a ser filtrado para o exterior da fibra oca cilíndrica sob pressão. Fluido "puro" irá passar. Os sólidos podem ser retidos.

Numa região axialmente central dos módulos de membranas de filtração 3, o recipiente 1 pode também compreender uma ou várias placas de guia 114 que providenciam um apoio para os alongados módulos de membranas de filtração 3. A junta da placa de guia 113 pode ter uma forma tipo disco. A sua superfície radial exterior pode ser ligada ao invólucro 215. A placa de guia 114 pode ter uma pluralidade de punções 120 que cada uma corresponde a uma estrutura de superfície exterior do módulo de membranas de filtração 3.

Os pinos de localização 112 podem estar presentes para alinhamento do coletor de coleção 105 e/ou da placa de retenção 109 e/ou da placa de guia 113.

Continuando a descrever o recipiente 1 de cima para baixo, seguindo a pluralidade de módulos de membranas de filtração 3 está presente um razoavelmente similar design como descrito acima, apenas em ordem inversa. A pluralidade de módulos de membranas de filtração pode ser seguida por uma junta da placa de suporte 216 e uma placa de suporte 217. 0 recipiente 1 em seguida compreende ainda um bocal removível 207, uma junta de bocal removível 206, um coletor de distribuição 205, uma tampa côncava 204, um anel de bloqueio 203, um espaçador 202, e uma porca de bloqueio 201. O fluido a ser filtrado pode ser alimentado para o recipiente 1 a partir da extremidade inferior. Ele irá entrar no recipiente 1 e será distribuído pelo coletor de distribuição 205 para as superfícies laterais dos módulos de membranas de filtração 3. As extremidades inferiores dos módulos de membranas de filtração 3 são capturadas por recessos opostos 220, cada um podendo ter orifícios de drenagem. Além disso a placa de suporte 217 pode ter orifícios de alimentação para deixar passar o fluido a ser filtrado a partir de uma "bacia" do coletor de distribuição 205. O coletor de distribuição 205 pode distribuir o fluido em geral pela secção transversal do recipiente 1 devido à sua forma côncava. O coletor de distribuição 205 pode ter nervuras para guiar o fluido a partir de um orifício central do coletor de distribuição 205 e/ou para proporcionar rigidez ao coletor de distribuição 205. A tampa côncava 104 pode ser considerada parte do invólucro externo 215 do recipiente 1, a tampa côncava 104 a fechar o recipiente 1 na direção axial.

Os componentes descritos estão rodeados pelo invólucro cilíndrico 215, os quais podem ser de fibra de carbono ou de epóxi e que podem fechar o recipiente 1 na direção radial ao longo do seu trecho axial. O bocal removível 207 está a providenciar uma ligação a um sistema de tubo para o fluido a ser filtrado, que é externa ao recipiente 1. O fluido pode ser providenciado por um tanque ou um fornecimento e pode ser o líquido ou a solução multifásica a ser filtrado que pode incluir partículas, vírus, etc. O fluido, tal como providenciado ao recipiente 1 pode ser pressurizado.

Uma vez montado e em funcionamento, um fluido a ser purificado irá entrar no recipiente 1 a partir da parte inferior através do bocal removível 207. O fluido será espalhado na direção radial pelo coletor de distribuição 105, passando através dos orifícios dentro da placa de suporte 217, de modo que o fluido é providenciado a todos os módulos de membranas de filtração presentes 3. Ao passar através das paredes laterais dos módulos de membranas de filtração 3 e através dos módulos de membranas de filtração 3 o fluido será filtrado. Partículas de um tamanho maior do que um dado limiar serão retidas na superfície de ou nos módulos de membranas de filtração 3. O fluido purificado irá sair dos módulos de membranas de filtração 3 nas suas extremidades superiores, passando pelo coletor de coleção 105 através de orifícios na placa de retenção 109. O coletor de coleção 105 irá coletar o fluido filtrado como um funil e irá providenciar o fluido através de um orifício central ao bocal removível 107, de modo que o fluido filtrado pode ser conduzido para fora através de um sistema de tubos. O coletor de coleção 105 pode ter nervuras para guiar o fluido para o orifício central do coletor de coleção 105 e/ou para providenciar rigidez ao coletor de coleção 105.

Na FIG. 3A uma vista mais detalhada do distribuidor 205 e da placa de apoio 217 é mostrada numa vista transversal. O distribuidor 205, que está apoiado contra a placa de suporte 217 define uma cavidade 503 com nervuras de suporte 504. A placa de suporte 217 está também em contato direto com as nervuras 504. Na placa de suporte 217 são providenciados pequenos orifícios. Estes pequenos orifícios são orifícios de drenagem da membrana 502 que permitem a drenagem das membranas 3. Além disso câmaras de ar/água 501 são providenciadas como uma interface entre uma membrana 3 e um recesso 220 da placa de suporte 217. O fluido a ser filtrado é forçado com pressão através das câmaras de ar/água 501.

Na FIG. 3B uma vista mais detalhada do coletor 105, a tampa côncava 104, e a placa de retenção 109 são mostradas numa vista transversal. Durante o funcionamento, o filtrado é forçado a partir da membrana 3 através de orifícios de coleção 605 na placa de retenção 109, de modo que irá acumular-se no espaço oco do coletor 105 e adiante para um tubo de descarga através do bocal 107. O coletor 105 é construído como uma cavidade com nervuras 602. A tampa côncava 104 é mantida no lugar através de um anel de bloqueio superior 601. O coletor 105 está apoiado contra a placa de retenção 109, por exemplo, através das nervuras 602. Um selo 603 pode estar presente de modo a que o fluido a ser filtrado será mantido entre uma extremidade inferior e superior da membrana 3, de modo que todo o fluido precisa de passar a superfície exterior da membrana 3 e, por conseguinte, será filtrado. Além disso, com a seta 604 é mostrado como a membrana 3 será inserida nos recessos da placa de retenção 109.

Um coletor e/ou um distribuidor pode ser um corpo substancialmente com forma de prato, com uma superfície convexa exterior simétrica rotacional e uma superfície côncava interior, e um orifício central.

Podem estar presentes nervuras do tipo pente que se prolongam a partir de um aro circular em direção interna radial, o aro e as nervuras formando uma superfície plana com recessos entre as nervuras. As nervuras em particular não se prolongam a partir de uma extremidade do aro para outra extremidade mas podem ser descontínuas. Particularmente, pode ser definido um plano de simetria, de tal modo que o coletor é axialmente simétrico ao plano de simetria. As nervuras parecem-se então com dois pentes virados um para o outro com os seus dentes. Adicionalmente, as nervuras particularmente podem prolongar-se axialmente a partir da superfície plana para a superfície côncava interior. O coletor pode ser disposto de modo a ser capaz de descarregar o fluido através do seu orifício central, o fluido que entra a partir da extremidade larga do coletor. 0 distribuidor pode ser disposto substancialmente como o coletor, mas disposto no lado oposto ao coletor durante o funcionamento, de modo que o fluido que entra através do seu orifício central será descarregado através da sua extremidade larga. A forma das nervuras do coletor ou distribuidor pode ser adaptada à forma de uma placa de suporte ou placa de retenção adjacente.

Uma outra implementação de um distribuidor irá ser vista mais tarde na Fig. 7. A placa de suporte pode ser um disco com uma pluralidade de recessos, com um orifício no centro de cada recesso. Os recessos mostram uma estrutura tipo favo de mel, mesmo que os recessos possam ser cavidades circulares tipo disco. Os recessos podem ser dispostos tão próximos quanto possível uns dos outros para obter a densidade de empacotamento máxima possível. Os recessos devem mostrar uma forma de harmonização de uma extremidade dos módulos de membranas de filtração, que pode ser cilíndrica. As superfícies radiais da placa de retenção podem assentar apenas em três diferentes planos paralelos uns aos outro. A placa de retenção pode ser disposta substancialmente como a placa de suporte, mas disposta no lado oposto à placa de suporte para prender ou trancar a pluralidade de módulos de membranas de filtração. A placa de guia pode ser disposta substancialmente como a placa de suporte, mas apenas diferindo que os recessos são substituídos por orifícios de passagem com substancialmente a mesma forma que os recessos e correspondentes a uma forma de superfície circunferencial exterior dos módulos de membranas de filtração. A placa de guia compreende escoras entre os orifícios de passagem. A Fig. 4 a 8 centra-se num recipiente de ultrafiltração com uma lavagem por ar e os componentes que são adaptados para permitir a lavagem por ar.

Uma abertura de centro de entrada 712 do distribuidor 205 é uma entrada para alimentar água, limpar o ar a partir da parte inferior e limpar o fluido. A partir da abertura central 712, água de alimentação, ar e/ou fluido de limpeza é distribuído para o recipiente para cada membrana 3 através de um padrão de orifícios no distribuidor 205. Este padrão de orifícios no distribuidor está alinhado com orifícios na placa de suporte 217. Pode haver duas ou mais entradas diferentes para limpeza do ar. O ar de limpeza pode ser injetado a partir da parte inferior do recipiente 1, mas pode também haver a possibilidade de injetar ar de limpeza através de placas de lavagem do ar, por exemplo, uma placa de lavagem superior 702 e uma placa de lavagem inferior 703 que podem ser alimentadas por ar de limpeza através de canais de ar 701. A placa de lavagem de ar superior 702 pode ter canais de ar internos. Os orifícios de ar 704 perpendiculares aos elementos de membranas 3 irão pressionar ar de lavagem para o núcleo do elemento de membranas 3 e melhorar o efeito de lavagem do ar durante a operação de contracorrente. Esta placa de lavagem de ar 702 também irá forçar o ar a partir da placa de suporte inferior 217 para passar através entrando no elemento de membranas central 3. Os canais de ar 701 são providenciados a partir de uma placa de distribuição inferior ou superior para a placa de lavagem de ar 702. Além disso, pode também haver canais 700 para retorno de fluido de limpeza desde cima até abaixo.

Na Fig. 8, é mostrada uma implementação da placa de suporte 217 . A placa de suporte 217 na qual cada elemento de membranas 3 é mantido em posição a partir de um lado superior da placa de suporte 217 tem um sulco inferior 900 num lado inferior da placa de suporte 217. O sulco inferior 900 atua como uma câmara de lavagem de ar. O sulco de ar 900 na placa de suporte 217 é preenchido com ar a partir de um tubo de entrada separado durante a lavagem do ar. Este tubo de ar não é visível nas diferentes figuras, mas pode ser colocado de modo simétrico do outro lado do tubo de entrada central para o tubo de saída do fluido de limpeza.

Como mostrado na Fig. 6, na parte inferior do recesso 220 da placa de suporte 217 um orifício 801 está disposto para o fluido de alimentação , ar de lavagem, entrada de fluido de limpeza e saída de drenagem.

Os recessos 220 estão dispostos de tal modo que, quando os elementos de membrana 3 são inseridos os sulcos são largos o suficiente para a água e o ar passarem em volta para o recipiente 1, de modo que o fluido pode fluir em torno das membranas 3 durante o funcionamento normal. Quando as membranas 3 são lavadas e o sistema é drenado a água de drenagem volta para trás da mesma forma que a água de alimentação entra através da placa de suporte 217 e é recolhida no distribuidor 205 para voltar através da abertura central 712 e de um tubo anexo para drenar. 0 sulco 900 na placa de suporte 217, chamado câmara de lavagem de ar, é preenchido com ar a partir de um tubo de entrada separado durante a fase de lavagem do ar. A partir do sulco 900 inferior o ar é dirigido para a placa de lavagem de ar 702 através dos canais 701 como tubos de lavagem de ar. A placa de lavagem de ar 7 02 tem canais internos na parede de cada punção 120 que guiam jatos de ar através de orifícios de ar 704 perpendiculares a todos os elementos de membranas 3. O fluido de limpeza entra através da abertura central 712, flui através da placa de suporte 217, através do canal de ar 701 e da placa de lavagem de ar 702 até o topo dos tubos de retorno 700 e de volta a uma câmara de retorno 901. O fluido de limpeza é recolhido na câmara de retorno 901 e retorna através de uma saída de limpeza 710 através de um bocal de retorno 902. A Fig. 7 mostra uma outra forma de realização do distribuidor 205 que poderia ser usado para as formas de realização das Figuras 4 ou 8. Nesta forma de realização o distribuidor 205 está concebido para ter uma superfície substancialmente plana com orifícios e uma cavidade central tipo estrela, a abertura central 712. A cavidade central é providenciada para distribuição de entrada de fluido durante o funcionamento normal operação e como coletor de drenagem durante a lavagem. Além disso a saída de fluido de limpeza 710 anteriormente introduzida é mostrada e um orifício 711 através do qual o ar pode ser providenciado para a placa de distribuição 903 de ar central integrado na parte inferior da placa de suporte 217. A placa de distribuição 903 pode ser selada a partir do sulco inferior 900 e a câmara de retorno 901 através do selo 905. O distribuidor 205 também pode ter orifícios de parafusos 904, como mostrado na Fig. 8.

No que se refere à parte superior do recipiente 1, como adiante mostrado na Fig. 9, também o seguinte deve ser indicado: O fluido de limpeza pode retornar desde a parte superior 910 através de tubos de retorno 700. Canais de saída 911 para lavagem de ar entram por baixo da placa de guia 114 através da placa de retenção 109, do coletor 105 e da tampa côncava superior 104. A placa de retenção 109 cobre todas as membranas 3 e impede a flutuabilidade de levantar os elementos de membranas 3. A área entre a placa de guia 114 e a placa de retenção 109 é preenchida com permeado. A junta 110 no aro da placa de guia 114 em conjunto com as juntas 110 ao redor de cada elemento de membranas 3 é providenciada para a separação entre a água de alimentação e a água de permeado. A diferença de pressão no interior do recipiente 1 é em toda a placa de guia 114. O padrão de nervuras 602 e a cavidade no coletor superior 105 recolhe água de permeado desde a placa de retenção 109 e dá suporte à placa de retenção 109 e, assim, também à placa de guia 114 durante a filtração. Durante a lavagem a água de permeado conduzida por ar pressurizado remanescente no coletor 105 volta para a parte inferior dos recipientes 1.

Os orifícios 120 na placa de guia 114 guiam os elementos de membranas 3 durante a instalação e dão selagem radial para os anéis em O em cada elemento de membranas 3. Paralelamente, um sulco dentro da parte superior do orifício 12 0 dá suporte a um grampo em C montado no elemento de membranas 3. O grampo em C mantém o elemento de membranas 3 numa posição fixa vertical. A placa de suporte 217 pode não carregar nenhum peso dos elementos de membranas 3.

Um recipiente 1 como definido na Fig. 2 ou nas figuras seguintes pode permitir ter um design muito compacto. Vários recipientes IA, IB, 1C,... podem ser combinados num único sistema de filtragem. Os diferentes recipientes IA, IB, 1C, ... podem ser fluidamente ligados através de tubos. Os recipientes 1 podem ser verticalmente orientados. Não caindo no âmbito das reivindicações, eventualmente também outras orientações podem ser possíveis, por exemplo, orientação horizontal.

De acordo com as formas de realização mencionadas de acordo com a FIG. 2-8, o recipiente de pressão incorpora múltiplos módulos de filtração em configuração paralela dentro de um único invólucro de recipiente de pressão que permite pressões de funcionamento superiores. Como os sistemas de distribuição e coleção foram feitos internos e integrados no design do recipiente de pressão, isto pode conferir ao recipiente, incluindo sistema de distribuição e recolha, uma classificação de pressão ilimitada.

Este novo design reduz a área de ocupação e o peso do sistema e melhora a operacionalidade e a manutenção do utilizador em comparação com os sistemas conhecidos existentes. A invenção reduz o número de peças internas significativamente e, portanto, limita a probabilidade de fugas.

Como exemplo para uma área de ocupação reduzida, a área de ocupação de um sistema de filtração com 240 módulos de membranas pode ser reduzida em aproximadamente 70%. A invenção pode fazer uso de material compósito que reduz o peso, aumenta a força, elimina a corrosão e oferece um design flexível, não rígido. Este design flexível elimina o potencial para a expansão do recipiente durante exposições perigosas, ou seja, o uso de materiais compósitos elimina o potencial de falhas de expansão do recipiente e a potencial libertação de gases perigosos em caso de incêndio. É vantajoso que possam ser utilizado módulos de membranas de fibra oca padrão de ultrafiltração existentes projetados para aplicações no mar. Além disso, a classificação de pressão dos recipientes de pressão pode ser aumentada de 6 * 10^ Pa para 15 * 10^ Pa (acima da pressão atmosférica) para utilização no mar. O design interno pode ser feito de tal modo que permita fácil inspeção e remoção/substituição de elementos individuais. O tampão de extremidade superior com uma placa de bloqueio comum - ou seja, a placa de retenção e/ou a placa de suporte - para selagem da membrana pode ser facilmente removida permitindo o acesso a todos os módulos de membranas individuais de uma só vez. Em seguida, cada selo de membrana individual pode ser removido permitindo ao operador remover aquele elemento específico sem quebrar os selos para os outros elementos de membranas. Ainda assim, não são necessárias nenhumas peças internas individuais para cada elemento exceto para o próprio selo. 0 sistema de vedação inventado é caraterizado por uma placa de retenção (bloqueando os selos) e uma placa de suporte (assentando os selos e guiando as membranas) . 0 design modular permite a fácil fabricação, minimizando, portanto, o tempo de fabricação.

Pode também ser providenciado o design de lavagem integrado para multi-elementos. Particularmente, a lavagem e a lavagem de ar de multi-membranas pode ser permitida simultaneamente.

Outras vantagens de acordo com a invenção ou uma das formas de realização podem ser: 1) A distribuição de entrada de alimentação pode ser combinada com a distribuição de ar reduzindo o número de ligações do recipiente externas ao recipiente. Não são necessárias nenhumas peças de ligação internas para cada módulo de membranas individual. 2) 0 padrão de distribuição hexagonal dos elementos de membranas aumenta a densidade da embalagem, reduzindo assim o diâmetro do recipiente. 3) Pode ser possível classificação de pressão ilimitada no que diz respeito ao design uma vez que os sistemas de distribuição e recolha foram feitos internos e integrados no design do recipiente de pressão. Só fatores limitantes podem, eventualmente, ser a escolha do material e o dimensionamento da espessura da parede. 4) A invenção providencia um tempo de manutenção melhorado e fácil inspeção e remoção de módulos de membranas individuais devido ao design interno. 5) A redução do peso, o aumento da resistência, a corrosão eliminada, e o design flexível devido à possível utilização de fibra de carbono e/ou materiais epóxi. 6) A expansão/falha do recipiente pode ser eliminada com a utilização de materiais compósitos. A potencial libertação de gases perigosos no caso de um incêndio também pode ser eliminada com a utilização de materiais compósitos.

Lisboa, 22 de Maio de 2015

Claims (11)

1. REIVINDICAÇÕES 1. Recipiente de filtração pressurizável (1), particularmente de forma cilíndrica, compreendendo: - um elemento de filtro (2), composto de uma pluralidade de módulos de membranas de filtração (3) disposta verticalmente, particularmente módulos de membranas de ultrafiltração, os módulos de membranas de filtração (3) cada composto de uma pluralidade de elementos de fibra oca cilíndricos para filtragem de um fluido a ser filtrado; -um distribuidor (205) numa extremidade inferior ligado a uma entrada (207) para distribuição de um fluido de entrada para o elemento de filtro (2); - um coletor (105) ligado a uma saída (107) para a recolha de um fluido de saída a partir do elemento de filtro (2) ; em que o elemento de filtro (2) está localizado entre o distribuidor (205) e o coletor (105), em que o distribuidor (205) é providenciado para guiar o fluido a ser filtrado para superfícies exteriores cilíndricas da pluralidade de módulos de membranas de filtração (3), em que a pluralidade de módulos de membranas de filtração (3) está posicionada numa primeira extremidade através da placa de suporte (217) e numa segunda extremidade através de uma placa de retenção (109), em que a pluralidade de módulos de membranas de filtração (3)está configurada para que o fluido a ser filtrado seja alimentado através de superfícies exteriores cilíndricas, em que uma placa de lavagem (702) é providenciada, a placa de lavagem (702) providenciando orifícios (704) direcionados para uma superfície dos módulos de membranas de filtração (3) integrada na placa de suporte (217), a placa de lavagem (702) sendo alimentada por ar de lavagem através de canais de ar (701), em que os canais de ar (701) são providenciados a partir de uma placa de distribuição inferior que é adequada à placa de lavagem (702>), em que a placa de lavagem (702) providencia punções ocultas (120) e em que a placa de lavagem de ar (702) tem canais internos em paredes das punções (120) que se caraterizam por guiar jatos de ar através dos orifícios de ar (704) perpendiculares aos módulos de membranas de filtração (3).
2. 2 . Recipiente (1) de acordo com a reivindicação 1, caraterizado por o distribuidor (205) estar disposto substancialmente como um parabólico elíptico com uma abertura para ligação à entrada (207) numa ponta do parabólico elíptico; e/ou o coletor (105) está disposto substancialmente como um parabólico elíptico com uma abertura para ligação à saída (107) numa ponta do parabólico elíptico.
3. 3. Recipiente (1) de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caraterizado por a placa de retenção (109) e/ou a placa de suporte (217) estarem dispostas como um disco com recessos (220), cada recesso (220) com o tamanho de uma secção transversal de uma da pluralidade de módulos de membranas de filtração (3) , a secção transversal sendo perpendicular a um eixo (A2) do respetivo módulo de membranas de filtração (3) .
4. 4. ecipiente (1) de acordo com qualquer uma das reivindicações supracitadas, caraterizado por a placa de guia (114) estar disposta como um disco com punções ocultas (120), cada punção (120) com o tamanho de uma secção transversal de uma da pluralidade de módulos de membranas de filtração (3), a secção transversal sendo perpendicular a um eixo (A2) do respetivo módulo de membranas de filtração (3) .
5. 5. ecipiente (l)de acordo com qualquer das reivindicações supracitadas, caraterizado por a pluralidade de módulos de membranas de filtração (3) ter cada uma forma cilíndrica e estar disposta paralelamente uma à outra, de tal modo que os módulos de membranas de filtração (3) estão dispostos numa estrutura substancialmente do tipo favo de mel.
6. 6. ecipiente (1), de acordo com qualquer das reivindicações supracitadas, caraterizado por o coletor (105) estar disposto para guiar fluido filtrado descarregado das superfícies superiores circulares da pluralidade de módulos de membranas de filtração (3) para a saída (207) como o fluido de saída.
7. 7. Recipiente (l),de acordo com a reivindicação 6, caraterizado por a pluralidade de módulos de membranas de filtração (3) estar configurada para que o fluido a filtrar seja filtrado por membranas da pluralidade de módulos de membranas de filtração (3) e que o fluido filtrado seja dirigido para as superfícies superiores circulares da pluralidade de módulos de membranas de filtração (3) para descarga.
8. 8. Recipiente (l)de acordo com qualquer das reivindicações supracitadas, caraterizado por o coletor (105) estar disposto de tal modo que o fluido de saída é canalizado para um bocal (207) durante o funcionamento.
9. 9. Recipiente (1) de acordo com qualquer das reivindicações supracitadas, caraterizado por a pluralidade de módulos de membranas de filtração (3) cada compreender uma pluralidade de membranas de filtração.
10. 10. Recipiente (1) de acordo com qualquer das reivindicações supracitadas caraterizado por cada um dos módulos de membranas de filtração (3) ser em forma cilíndrica.
11. 11. Recipiente (1) de acordo com qualquer das reivindicações supracitadas, caraterizado por o recipiente (1) compreender ainda canais de ar (701) para lavagem de ar e/ou canais (700) para retornar o fluido de limpeza durante a lavagem em contracorrente. Lisboa, 22 de Maio de 2015