ES2596237B2 - Módulo de membrana para tratamiento de fluidos y procedimiento de fabricación de un módulo de membrana - Google Patents
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Abstract
Módulo de membrana para tratamiento de fluidos y procedimiento de fabricación de un módulo de membrana.#La presente invención se refiere a un módulo de membrana para tratamiento de fluidos en el que se minimiza la deposición de ensuciamiento durante la fase de operación, donde el módulo de membrana comprende un dispositivo promotor de turbulencias que incorpora un elemento pendular, situado cerca de la superficie activa de la membrana, que provoca cambios en las condiciones hidrodinámicas del interior del módulo y evita trayectorias del fluido preferenciales que agudizan el problema del ensuciamiento y la consiguiente pérdida de permeabilidad y selectividad de la membrana. La invención se refiere además al procedimiento de fabricación del módulo de membrana.
Description
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MODULO DE MEMBRANA PARA TRATAMIENTO DE FLUIDOS Y PROCEDIMIENTO DE FABRICACION DE UN MODULO DE MEMBRANA
DESCRIPCION
OBJETO DE LA INVENCION
La presente invention se refiere a un modulo de membrana para tratamiento de fluidos en el que se minimiza la deposition de ensuciamiento durante la fase de operation. En concreto, la invencion se refiere a un modulo de membrana que comprende un dispositivo promotor de turbulencias que incorpora un elemento pendular, situado cerca de la superficie activa de la membrana, que provoca cambios en las condiciones hidrodinamicas del interior del modulo y evita trayectorias del fluido preferenciales que agudizan el problema del ensuciamiento y la consiguiente perdida de permeabilidad y selectividad de la membrana.
La invencion se refiere ademas al procedimiento de fabrication del modulo de membrana.
ANTECEDENTES DE LA INVENCION
Desde sus comienzos, el desarrollo de la tecnologia de membranas ha permitido resolver con exito problemas de abastecimiento y de falta de calidad de agua en diversos sectores a traves de su aplicacion en potabilizacion de agua, tratamiento de efluentes liquidos, depuration de aguas residuales y desalacion, entre otros.
Las membranas utilizadas para implementar estos tratamientos estan configuradas en
modulos que es donde se albergan las membranas, de distinta disposition, donde
presentan la mayor parte de las veces una configuration de arrollamiento en espiral y
otros formatos. Como consecuencia de su funcionamiento, la materia organica
suspendida y disuelta, sales, solidos en suspension, materia coloidal y
microorganismos se depositan sobre la capa activa de la membrana disminuyendo su
permeabilidad (su capacidad de production de flujo de permeado) y su selectividad (su
capacidad de retention o rechazo del contaminante). Este fenomeno se denomina
ensuciamiento ("fouling” en ingles), motivado por diferentes mecanismos de transporte
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como precipitacion, cristalizacion o adsorcion, entre otros, y obliga a realizar limpiezas periodicas, interrumpiendo la production de agua, as^ como al reemplazo anual de un porcentaje de membranas anual, cuando alcanzan un ensuciamiento irreversible.
5 Con el fin de minimizar este fenomeno, tradicionalmente se han planteado dos lmeas de action: la aplicacion de secuencias de pretratamiento previas a la entrada de agua en la membrana, que mejoren la calidad del agua que llega a estas, asi como la aplicacion de protocolos de limpieza que recuperen de forma eficaz las propiedades permeoselectivas de la membrana.
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Sin embargo, estas dos lmeas de accion no son inherentes a la estructura de la propia membrana, con lo que dependen de la eficacia de dichos tratamientos o protocolos de limpieza.
15 Existen soluciones de modulos de membrana que comprenden al menos una lamina de membrana y una malla de elemento espaciador, donde la malla de elemento espaciador comprende uno o varios hilos fijados a dicha malla de elemento espaciador cuya vibration mejora las condiciones hidrodinamicas, la transferencia de masa y el flujo respecto a los separadores convencionales.
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Sin embargo, la anterior solution presenta inconvenientes en cuanto a que en el momento de llevar a cabo la limpieza de la membrana se puede producir la rotura o desprendimiento de los hilos respecto a la lamina del elemento espaciador, lo que se ve agravado por la disposition perpendicular de los hilos respecto a los filamentos de 25 la malla de elemento espaciador.
El modulo de membrana de la presente invention solventa todos los inconvenientes anteriores limitando la cantidad de suciedad depositada, reduciendo el ensuciamiento y la frecuencia de las limpiezas de las membranas, alargando su vida util y mejorando 30 la permeoselectividad en su funcionamiento. En consecuencia, tambien se consigue disminuir los costes de operacion de la instalacion correspondiente.
DESCRIPCION DE LA INVENCION
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La presente invention se refiere a un modulo de membrana para tratamiento de fluidos de especial configuration en el que se minimiza la deposition de ensuciamiento durante la fase de operation en la que se lleva a cabo el paso de un flujo hidrodinamico por el interior del modulo de membrana.
En concreto, la invencion se refiere a un modulo de membrana que comprende al menos una lamina de membrana y al menos una malla de elemento espaciador, donde el modulo de membrana es atravesado por un flujo hidrodinamico, donde la al menos una malla de elemento espaciador comprende al menos un elemento pendular que actua como promotor de turbulencias en la proximidad de la al menos una lamina de membrana, lo que provoca cambios en las condiciones hidrodinamicas del interior del modulo de membrana y evita trayectorias preferenciales del flujo hidrodinamico que circula por el interior del modulo de membrana que agudizan el problema del ensuciamiento y la consiguiente perdida de permeabilidad y selectividad de la membrana.
Opcionalmente, el modulo de membrana comprende ademas al menos un colector de permeado que permite la recogida del flujo hidrodinamico tras su paso por la al menos una lamina de membrana.
Debido a su especial configuracion, el al menos un elemento pendular que actua como promotor de turbulencias confiere una alta resistencia mecanica en el tiempo y soporta mejor el flujo turbulento generado respecto a las soluciones de modulos de membrana con uno o varios hilos fijados a la malla de elemento espaciador.
Preferentemente, la al menos una malla de elemento espaciador presenta configuracion en forma de diamante que comprende unos nodos de union entre unos primeros filamentos de la malla orientados en una primera direction y unos segundos filamentos de la malla orientados en una segunda direccion, donde los primeros y los segundos filamentos se cortan en los nodos de union, y donde el al menos un elemento pendular se encuentra unido a uno de los nodos de union.
De manera tambien preferente, el al menos un elemento pendular es perpendicular a
la direccion del flujo hidrodinamico que circula por el interior del modulo de membrana.
Esta especial configuracion disminuye la perdida de carga generada por el flujo
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hidrodinamico en el interior del modulo de membrana a traves de la malla de elemento espaciador, lo que facilita el paso de Kquido.
Opcionalmente, el al menos un elemento pendular es un elemento elastico, lo que le 5 confiere la propiedad de poder orientarse de acuerdo con la direction del flujo hidrodinamico que circula por el interior del modulo de membrana.
La invention se refiere tambien a un procedimiento de fabrication de un modulo de membrana para tratamiento de fluidos que comprende al menos una etapa de fabricacion de una malla de elemento espaciador donde la malla de elemento 10 espaciador comprende al menos un elemento pendular integrado en la malla de elemento espaciador.
De esta manera se puede llevar a cabo la fabricacion a escala industrial de la malla de elemento espaciador con el al menos un elemento pendular integrado, de manera que 15 la resistencia de dicha malla de elemento espaciador que integra el al menos un elemento pendular es uniforme.
BREVE DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS
20 La Figura 1 muestra una vista en esquema de la malla de elemento espaciador del modulo de membrana para tratamiento de fluidos de la presente invencion, donde en la parte izquierda se muestra el desplazamiento del elemento pendular cuando el flujo hidrodinamico se desplaza hacia la izquierda, en la parte derecha se muestra el desplazamiento del elemento pendular cuando el flujo hidrodinamico se desplaza 25 hacia la derecha y en la parte central se muestra el elemento pendular cuando no hay flujo hidrodinamico.
La Figura 2 muestra la Figura 1 donde se ha representado la inestabilidad del flujo primario y secundario provocado por el elemento pendular en la parte superior, 30 respecto al flujo hidrodinamico convencional sin la presencia de elemento pendular en la parte inferior.
La Figura 3 muestra una vista en section transversal del modulo de membrana para tratamiento de fluidos de la presente invencion.
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La Figura 4 muestra una vista en planta de la Figura 3.
REALIZACION PREFERENTE DE LA INVENCION
A continuation se procedera a describir de manera detallada el modulo de membrana de especial configuration en el que se minimiza la deposition de ensuciamiento durante la fase de operation.
El modulo de membrana comprende al menos una lamina de membrana (1), al menos una malla de elemento espaciador (2) y al menos un colector de permeado (3), donde la al menos una malla de elemento espaciador (2) presenta configuracion en forma de diamante que comprende unos nodos de union (4) entre unos primeros filamentos (2’) de la malla (2) orientados en una primera direction y unos segundos filamentos (2’’) de la malla (2) orientados en una segunda direccion, donde los primeros filamentos (2’) y los segundos filamentos (2’’) se cortan en los nodos de union (4).
El modulo de membrana comprende al menos un elemento pendular (5) unido a uno de los nodos de union (4), siendo el al menos un elemento pendular (5) perpendicular a la direccion del flujo hidrodinamico (7) que circula por el interior del modulo de membrana.
El al menos un elemento pendular (5) es un elemento elastico, lo que le confiere la propiedad de orientarse de acuerdo con la direccion del flujo hidrodinamico que circula por el interior del modulo de membrana, recuperando su position inicial cuando no incide sobre el el flujo hidrodinamico (7). Esta capacidad de orientation del al menos un elemento pendular (5) somete al modulo de membrana a vibraciones del flujo hidrodinamico (7) que provocan una zona de inestabilidad primaria (7’) sobre la superficie de la al menos una lamina de membrana (1), que se ve afectada de forma directa, y una inestabilidad secundaria (7’’), provocada como consecuencia de la inestabilidad primaria (7’), que interfiere en la al menos una malla de elemento espaciador (2), lo que en conjuncion permite minimizar la deposicion de ensuciamiento durante la fase de operacion
El modulo de membrana es del tipo espiral, comprendiendo preferentemente una
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lamina de membrana (1) dispuesta por cada lado de el al menos una malla de elemento espaciador (2), envolviendolo, y donde el al menos un colector de permeado (3) se encuentra dispuesto adyacente a las laminas de membrana (1) para la recogida del flujo hidrodinamico tras su paso por la al menos una lamina de membrana.
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En este ejemplo de realization, el procedimiento de fabrication de un modulo de membrana para tratamiento de fluidos que comprende al menos una etapa de fabricacion de una malla de elemento espaciador (2), donde la malla de elemento espaciador (2) comprende al menos un elemento pendular (5).
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Preferentemente, la etapa de fabricacion de una malla de elemento espaciador (2) es una etapa de fabricacion de moldeo por inyeccion, donde el al menos un elemento pendular (5) queda integrado y forma parte de la malla de elemento espaciador (2).
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Claims (9)
- 5101520253035REIVINDICACIONES1. - Modulo de membrana para tratamiento de fluidos que comprende al menos una lamina de membrana (1) y al menos una malla de elemento espaciador (2), donde el modulo de membrana es atravesado por un flujo hidrodinamico (7) que se desplaza en una direction de flujo hidrodinamico (7) caracterizado por que la al menos una malla de elemento espaciador (2) comprende al menos un elemento pendular (5) para promover turbulencias en la proximidad de la al menos una lamina de membrana (1).
- 2. - Modulo de membrana para tratamiento de fluidos segun revindication 1 caracterizado por que comprende ademas al menos un colector de permeado (3) para la recogida del flujo hidrodinamico (7) tras su paso por la al menos una lamina de membrana (1).
- 3. - Modulo de membrana para tratamiento de fluidos segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado por que la malla de elemento espaciador presenta configuration en forma de diamante que comprende unos nodos de union (4) entre unos primeros filamentos (2’) de la malla (2) orientados en una primera direccion y unos segundos filamentos (2’’) de la malla (2) orientados en una segunda direccion, donde los primeros filamentos (2’) y los segundos filamentos (2’’) se cortan en los nodos de union (4), y donde el al menos un elemento pendular (5) se encuentra unido a uno de los nodos de union (4).
- 4. - Modulo de membrana para tratamiento de fluidos segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado por que el al menos un elemento pendular (5) es perpendicular a la direccion del flujo hidrodinamico (7).
- 5. - Modulo de membrana para tratamiento de fluidos segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado por que el al menos un elemento pendular (5) es un elemento elastico orientable de acuerdo con la direccion del flujo hidrodinamico (7).
- 6. - Modulo de membrana para tratamiento de fluidos segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado por que es del tipo espiral.
- 7. - Modulo de membrana para tratamiento de fluidos segun reivindicaciones 2 y 6 caracterizado por que comprende una lamina de membrana (1) dispuesta por cada lado de el al menos una malla de elemento espaciador (2), envolviendolo, y donde el al menos un colector de permeado (3) se encuentra dispuesto adyacente a las laminas5 de membrana (1).
- 8. - Procedimiento de fabricacion de un modulo de membrana segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado por que comprende al menos una etapa de fabricacion de una malla de elemento espaciador (2) donde la malla de elemento10 espaciador (2) comprende al menos un elemento pendular (5) integrado en la malla de elemento espaciador (2).
- 9. - Procedimiento de fabricacion de un modulo de membrana segun reivindicacion 8 caracterizado por que la etapa de fabricacion de una malla de elemento espaciador15 (2) es una etapa de fabricacion de moldeo por inyeccion.
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