BRPI0807179A2

BRPI0807179A2 - Sequência de drenagem e lavagem e sistema para módulo de filtro

Info

Publication number: BRPI0807179A2
Application number: BRPI0807179-9A2A
Authority: BR
Inventors: Charles R Morgan; Louis E Lebrun; Andrew Ball
Original assignee: Parkson Corp
Priority date: 2007-01-26
Filing date: 2008-01-25
Publication date: 2014-05-27
Also published as: JP2010516458A; EP2132146A1; WO2008094456A1; MX2009007992A; KR20090127124A; US20080179244A1; CA2676534A1

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "SEQÜÊNCIA DE DRENAGEM E LAVAGEM E SISTEMA PARA MÓDULO DE FILTRO".

Referência cruzada a Pedidos relacionados

Este Pedido reivindica prioridade ao Pedido US número 11/627.870, depositado em 26 de janeiro de 2007, cuja descrição é aqui in- corporada para referência em sua totalidade.

Antecedente

A presente invenção refere-se a biorreatores de membrana co- mo um processo de tratamento para águas servidas. Estes biorreatores combinam um processo biológico de lama ativada com filtração por mem- brana. Módulos de filtro de membrana tipicamente compreendem membra- nas ocas dentro de uma carcaça na qual o líquido de alimentação escoa a- través das membranas em uma direção longitudinal, e água limpa ou per- meado escoa no sentido do espaço entre a carcaça e as membranas onde ela é descarregada através de um sistema de descarga de permeado. Um exemplo de tal módulo de filtro de membrana é descrito na Patente US 5.494.577.

Durante operação deste sistema, sólidos são retidos na parede da membrana dos filtros dentro de cada tubo de membrana individual. Sob certas condições de processo estes sólidos se acumulam e formam uma camada que se torna progressivamente mais espessa com o tempo e reduz o espaço anelar dentro do tubo. Este processo pode acelerar rapidamente quando sólidos têm a água retirada pela membrana, acumular no tubo e re- duzir o escoamento. Se deixados sem cuidados estes sólidos formam "tam- pões" dentro dos tubos de membrana efetivamente bloqueando o escoa- mento e retirando de serviço do tubo de membrana. Esta reação por sua vez aumenta o carregamento de sólidos para os outros tubos de membrana as- sim espalhando e acelerando o processo através do sistema. Efetivamente prevenir e/ou inverter de maneira efetiva a acumulação de sólidos e a forma- ção de tampão são desejáveis para o efetivo desempenho do sistema de tratamento de águas servidas.

Para ajudar a impedir a acumulação de sólidos e a formação de tampão é convencional realizar um processo de retrolavagem no qual o es- coamento do líquido de alimentação através do módulo de filtração por membrana é invertido, de tal modo que o permeado escoa através da mem- brana na direção inversa de escoamento de filtração normal, na esperança 5 de deslocar os sólidos e tampões que tenham acumulado nas membranas de filtro. Contudo, este tipo de processo de limpeza tem sucesso limitado.

Contudo, se retrolavagem é realizada sobre um tubo vazio, uma quantidade tremenda de escoamento turbulento pode resultar dentro de ca- da tubo de membrana através de um escoamento em duas fases. Esta tur- 10 bulência tende a deslocar sólidos na parede da membrana. Em adição, uma coluna de líquido pode se formar ao redor dos sólidos acumulados para for- necer as forças necessárias para deslocá-los e removê-los. Assim se um processo de drenagem fosse realizado para esvaziar o tubo de membrana e então um processo de retrolavagem fosse realizado, a mudança líquida na 15 pressão através da membrana pode ser maximizada, aumentando com isto a efetividade do processo de retrolavagem.

Sumário

De acordo com uma modalidade da presente invenção, um mé- todo de operar um sistema de tratamento de águas servidas com biorreator de membrana é descrito, no qual o sistema pode compreender um biorreator e um ou mais módulos de filtração por membrana. Cada módulo pode ter uma extremidade proximal e uma extremidade distai, e pode abrigar uma pluralidade de filtros de membrana. Afluente pode ser introduzido no biorrea- tor e a partir de cujo biorreator um líquido de alimentação é obtido, o qual é introduzido por sua vez na extremidade proximal de um ou mais módulos de filtração por membrana. Uma porção substancial do líquido de alimentação pode ser recuperada da extremidade distai de um ou mais módulos de filtra- ção por membrana e pode ser retornada para o biorreator. Contudo, no mí- nimo uma porção do líquido de alimentação pode ser deixada passar de um lado da pluralidade de filtros de membrana para fora de seu lado oposto, para fornecer um permeado. O método pode compreender as etapas de: interromper a introdução do líquido de alimentação até a extremidade proxi- mal de um ou mais módulos de filtração por membrana; permitir que no mí- nimo uma porção do líquido de alimentação presente em um ou mais módu- los de filtração por membrana drene a partir dele juntamente com no mínimo uma porção de qualquer resíduo que possa ter acumulado de um lado da 5 dita pluralidade de filtros de membrana; e retomar a introdução do líquido de alimentação até a extremidade proximal de um ou mais módulos de filtração por membrana.

O método pode incluir uma ou mais dos seguintes aspectos: a introdução do líquido de alimentação é interrompida fechando uma válvula de entrada; a no mínimo uma porção de dito líquido de alimentação é deixa- da drenar por meio da ação de gravidade; a no mínimo uma porção do líqui- do de alimentação é deixada drenar abrindo uma válvula de dreno; antes da retomada da introdução do líquido de alimentação, a pluralidade de filtros de membrana pode ser lavada fazendo no mínimo uma porção do permeado escoar desde um lado oposto de dita pluralidade de filtros de membrana pa- ra fora de um lado dela, ou escoar a partir de um lado de dita pluralidade de filtros de membrana para fora do lado oposto dela; uma primeira solução química é introduzida em um ou mais módulos de filtração por membrana; uma segunda solução química é introduzida para um ou mais módulos de filtração por membrana; a primeira solução química e/ou a segunda solução química podem compreender um ou mais de hipoclorito, ácido, cáustico, sur- factante ou qualquer combinação deles; e a introdução da dita alimentação líquida pode ser interrompida no mínimo uma vez a cada seis horas de ope- ração contínua do dito sistema de tratamento de águas servidas com biorre- ator de membrana.

De acordo com outra modalidade da presente invenção, um mé- todo de manter um módulo de filtração por membrana é descrito, no qual o módulo de filtração por membrana pode ter uma extremidade proximal e uma extremidade distai, e pode abrigar um ou mais filtros de membrana tu- 30 bulares através dos quais uma porção substancial de um líquido de alimen- tação é deixada escoar para o interior da extremidade proximal e para fora da extremidade distai do módulo de filtração por membrana. No mínimo uma porção do líquido de alimentação pode ser deixada passar desde um lado de um ou mais filtros de membrana para fora em um seu lado oposto, para for- necer um permeado. 0 método pode compreender: interromper o escoa- mento de líquido de alimentação; deixar no mínimo uma porção do dito líqui- 5 do de alimentação presente no módulo de filtração por membrana drenar a partir dele juntamente com no mínimo uma porção de qualquer resíduo que possa ter acumulado de um lado ou mais filtros de membrana tubulares; la- var um ou mais filtros de membrana tubulares por meio de mais filtros de membrana tubulares; lavar um ou mais filtros de membrana tubulares permi- 10 tindo que uma quantidade efetiva de permeado escoe a partir do dito lado oposto de um ou mais filtros de membrana tubulares para fora de um lado deles ou escoar a partir do dito um lado de um ou mais filtros de membrana tubulares para fora do dito outro lado oposto deles; e retomar o escoamento de líquido de alimentação.

O método pode incluir um ou mais dos seguintes aspectos: uma

quantidade efetiva de permeado pode se situar desde aproximadamente 0,05X até aproximadamente 10X do volume total do módulo de filtração por membrana; a etapa de lavar pode ser realizada durante ou depois de no mí- nimo uma porção do dito líquido de alimentação ser deixada drenar; e a no 20 mínimo uma porção do dito líquido de alimentação pode ser deixada drenar abrindo uma válvula de drenar posicionada abaixo de um ou mais filtros de membrana tubular e abrindo uma descarga posicionada acima da mesma.

De acordo com outra modalidade da presente invenção, um sis- tema de filtração por membrana de águas servidas é descrito, o qual pode 25 compreender um ou mais módulos de filtração por membrana que tem uma extremidade proximal e uma extremidade distai, no qual cada módulo abriga um ou mais filtros de membrana tubulares, no mínimo uma entrada para in- troduzir líquido de alimentação; no mínimo um dreno posicionado abaixo do um ou mais filtros de membrana tubulares; no mínimo uma primeira saída 30 para reciclar uma porção substancial de líquido de alimentação introduzida; no mínimo uma segunda saída para recuperar permeado; e no mínimo um controlador. No mínimo um controlador pode ser configurado para: (i) inter- romper a introdução de líquido de alimentação, e (ii) permitir no mínimo que alguma porção de líquido de alimentação presente em um ou mais módulos de filtração por membrana drene a partir dele e, (iii) permitir que no mínimo uma porção de permeado recuperada relave um ou mais filtros de membra- na tubulares.

O sistema pode incluir uma ou mais dos seguintes aspectos: uma primeira bomba para alimentar o líquido de alimentação para no mínimo uma entrada e uma válvula de circulação em comunicação direta com a pri- meira bomba, e o controlador ser configurado para fechar a válvula de circu- 10 lação para interromper a introdução do escoamento de alimentação; uma segunda bomba em comunicação direta com a segunda saída é uma válvula de drenagem em comunicação direta com no mínimo um dreno; o controla- dor pode ser configurado para ligar a segunda bomba enquanto a válvula de drenagem está aberta; o controlador pode ser configurado para fechar a vál- 15 vula de drenagem antes de ligar a segunda bomba; um soprador de ar para introduzir ar na vizinhança da extremidade proximal de um ou mais módulos de filtração por membrana, e o controlador é configurado para controlar o soprador de ar para operar enquanto a válvula de drenagem está aberta, a segunda bomba está em operação, ou qualquer combinação deles; uma fon- 20 te de solução química e uma válvula de escoamento químico em comunica- ção direta com a segunda bomba e o controlador é configurado para abrir a válvula de escoamento químico e para operar a segunda bomba; e um so- prador de ar para introduzir ar na vizinhança da extremidade proximal de um ou mais módulos de filtração por membrana.

Deve ser entendido que ambas, a descrição genérica e a descri-

ção detalhada a seguir, são somente tomadas como exemplo e explicativas, e não são restritivas à invenção como reivindicada.

Breve descrição dos desenhos

Os aspectos e vantagens da presente invenção se tornarão evi- dentes a partir da descrição a seguir, das reivindicações anexas e das mo- dalidades tomadas como exemplo que acompanham mostradas nos dese- nhos, que são descritos resumidamente abaixo. A figura 1 é um diagrama esquemático de um sistema de água servidas de acordo com uma modalidade da presente invenção.

A figura 2 é um diagrama esquemático do módulo de filtração por membrana de acordo com uma modalidade da presente invenção.

A figura 3 é um diagrama esquemático de um filtro tubular para o

módulo de filtração por membrana mostrado na figura 2.

A figura 4 é um fluxograma que mostra os diversos modos de operação do sistema de águas servidas quando operado pelo controlador.

A figura 5 é um fluxograma que mostra as etapas do modo FIL- TRAÇÃO 400 de acordo com uma modalidade da presente invenção.

A figura 6 é um fluxograma que mostra as etapas do modo RE- TROLAVAGEM 600 de acordo com uma modalidade da presente invenção.

A figura 7 é um fluxograma que mostra as etapas do modo DRENAGEM LAVAGEM 600 de acordo com uma modalidade da presente invenção.

A figura 8 é um fluxograma que mostra as etapas do modo CEC1 900 e do modo CEC2 1000 de acordo com uma modalidade da pre- sente invenção.

A figura 9 é um fluxograma que mostra as etapas do modo PRESERVAÇÃO 1100 e modo PRESERVAÇÃO DRENAGEM 1200 de a- cordo com uma modalidade da presente invenção.

A figura 10 é um diagrama esquemático de sistema de águas servidas de acordo com outra modalidade da presente invenção.

A figura 11 é um diagrama esquemático de um sistema de águas servidas de acordo com ainda outra modalidade da presente invenção.

A figura 12 é um diagrama esquemático de um sistema de águas servidas de acordo com ainda outra modalidade da presente invenção. Descrição detalhada

Fazendo referência às figuras, as figuras 1-3, mostram de forma esquemática um sistema de águas servidas 10 e seus componentes de a- cordo com uma modalidade da presente invenção. O sistema 10 pode com- preender um biorreator 20 e um ou mais módulos de filtração por membrana 40. Águas servidas, também conhecido como afluente penetra no biorreator 20 em uma entrada 21. O biorreator 20 pode incluir uma zona óxica 22, uma zona anóxica 23, uma zona anaeróbica (não mostrado) ou qualquer combi- nação delas. As zonas anóxica e anaeróbica podem ser utilizadas para a 5 remoção de nutriente se necessário. O biorreator pode ser qualquer um co- nhecido na técnica, por exemplo, o biorreator pode ser um projeto de longa retenção de sólidos.

As águas servidas tratadas saem através da saída 26 e escoam através da linha de escoamento 31 até uma bomba de circulação 32. A 10 bomba de circulação 32 bombeia as águas servidas tratadas através da li- nha de escoamento 33 e da válvula de circulação 34 até o difusor 41 do mó- dulo de filtração por membrana 40. A linha de escoamento 33 também pode incluir um ramal T 36 que é conectado entre a válvula de circulação 34 e o difusor 41. O ramal T 36 conduz até a linha de escoamento 37 através de 15 uma válvula de dreno 38 e até um dreno 39. A válvula de circulação 34, a válvula de dreno 38 e o dreno 39 serão descritos mais tarde em relação ao método de operação de acordo com uma modalidade da presente invenção.

O módulo de filtração por membrana 40 está mostrado na figura

2, na qual o módulo 40 pode ter uma extremidade distai 45, uma extremida- de proximal 46 e pode incluir um difusor 41, uma carcaça 42 e uma seção de retorno 43. O difusor 41 está conectado à linha de escoamento 33, na qual as águas servidas tratadas também, conhecidas como líquido de alimenta- ção, penetram no módulo 40. O líquido de alimentação é canalizado através do difusor até a carcaça 42. A carcaça 42 inclui uma pluralidade de filtros de membrana 47, tais como membranas tubulares nas quais líquido de alimen- tação 48 continua a escoar em uma direção axial 49 do tubo, enquanto água limpa também, conhecida como permeado, escoa na direção radial 50 a par- tir do interior da membrana tubular através da superfície circunferencial do filtro de membrana no sentido do lado oposto da superfície circunferencial. Em outras palavras, o líquido de alimentação escoa a partir da extremidade proximal 46 do módulo 40 através dos filtros de membrana 47 na direção axial 49 até a extremidade distai 45 do módulo 40, enquanto o permeado escoa desde um lado dos filtros para fora em um lado oposto dele na direção radial 50, através das superfícies circunferenciais das membranas tubulares.

O líquido de alimentação que escoa até a extremidade 45 do módulo 40 penetra naquela seção de retorno 43 que inclui uma saída conec- tada a uma linha de retorno 61. A linha de retorno 61 é conectada a uma entrada 27 do biorreator 20 para processamento adicional. Em adição, existe uma válvula de controle da linha de retorno 84 na linha de retorno 61 que é aberta durante a filtração da água de alimentação, de tal modo que o esco- amento na linha de retorno 61 é contínuo. No meio tempo o permeado que deixa o filtro de membrana 47 escoa através das linhas de saída 71 e 72 que são conectadas à superfície circunferencial do módulo de filtração por mem- brana 40. Por exemplo, as linhas de saída 71 e 72 poderiam ser conectadas a portas de 2,5 polegadas de diâmetro que são ajustadas no lado de cada módulo de filtração por membrana 40. As linhas de saída 71 e 72 estão em comunicação direta com as linhas de escoamento 73 e 74.

A linha de escoamento 73 inclui uma válvula de controle de per- meado 75 que controla o escoamento do permeado para a linha de escoa- mento 73. O permeado na linha de escoamento 73 escoa para um tanque de armazenagem 90 no qual o permeado é coletado. Uma vez no tanque 90, o 20 permeado pode então sair do sistema de tratamento 10 como efluente atra- vés de uma saída 91 para utilização em aplicações industriais, agrícolas, ou outras viáveis. A linha de escoamento 74 inclui uma válvula de controle de retrolavagem 78 e é conectada a uma bomba de retrolavagem 77. A bomba de retrolavagem 77, por sua vez, é conectada ao tanque de armazenagem 25 90 por meio da linha de escoamento 79 que inclui um tanque e uma válvula de controle do tanque 83.

Se um processo de retrolavagem é desejado para limpar o inte- rior dos filtros de membrana, a válvula de controle de permeado 75 é fecha- da, o que impede que permeado escoe através da linha de escoamento 73. 30 A válvula de retrolavagem 78 é aberta para permitir escoamento de fluido através da linha de escoamento 74. A válvula de controle do tanque 83 é aberta de modo que a bomba de retrolavagem 77 e o tanque de armazena- gem 90 estejam em comunicação direta um com o outro. Enquanto isto as válvulas de controle de solução química de limpeza 82' e 82" e a válvula de controle de solução de preservação 122 a ser descrita mais tarde, são fe- chadas. O permeado é bombeado a partir do tanque de armazenagem 90 5 pela bomba de retrolavagem 77 através da linha de escoamento 74 até as linhas de saída 71 e 72 na direção inversa de utilização normal, isto é, du- rante o modo de filtração. O permeado escoa a partir das linhas de saída 71 e 72 através dos filtros de membrana 47, isto é, permeado é feito escoar desde o exterior do filtro de membrana para o interior do filtro de membrana. 10 O permeado pode então escoar para baixo no sentido da extremidade pro- ximal 46 ou para cima no sentido da extremidade distai 45. Para o escoa- mento que escoa para baixo no sentido da extremidade proximal 46 o esco- amento de retrolavagem sai do difusor 41 para o interior da linha de escoa- mento 33. Durante este processo de retrolavagem a válvula de circulação 34 15 está fechada para impedir que o permeado viaje de volta para a bomba de circulação enquanto a válvula de dreno 38 está aberta. Com a válvula de dreno 38 aberta o permeado de retrolavagem é deixado sair do sistema a- través do dreno 39, por exemplo um tubo de seis polegadas de diâmetro. Enquanto isto, para o escoamento de retrolavagem que escoa para cima no 20 sentido da extremidade distai 45, o permeado de retrolavagem sai da seção de retorno 43 para o interior da linha de retorno 61 e eventualmente é esva- ziado para o interior do biorreator 20. Alternativamente, a válvula de controle da linha de retorno 84 na linha de retorno 61 pode ser fechada para impedir que o escoamento de permeado retorne para o biorreator 20. Em tal caso, 25 todo o permeado de retrolavagem deveria ser canalizado para o interior do dreno 39.

Em alguns casos uma limpeza química dos filtros de membrana pode ser desejada. Na modalidade mostrada na figura 1, o sistema é confi- gurado para ter duas limpezas químicas que podem envolver diferentes so- 30 luções químicas de limpeza. Para uma primeira limpeza química, uma pri- meira fonte de solução química de limpeza 80' pode ser conectada à linha de escoamento 81' que inclui uma primeira válvula de controle de solução química de limpeza 82' e uma primeira bomba dosadora de produto químico de limpeza 86'. A linha de escoamento 81' conecta ao sistema na linha de escoamento 79 entre a bomba de retrolavagem 77 e a válvula de controle do tanque 83. Para um segundo produto químico de limpeza, uma segunda fon- 5 te de solução de limpeza 80" pode ser conectada à linha de escoamento 81" que inclui uma segunda válvula de controle de solução química de limpeza 82" e uma segunda bomba dosadora de produto químico de limpeza 86". A linha de escoamento 81" se conecta ao sistema na linha de escoamento 79 entre a bomba de retrolavagem 77 e a válvula de controle do tanque 83.

Quando uma primeira limpeza química é desejada a válvula de

controle de permeado 75 é fechada, o que impede que a solução química de limpeza escoe através da linha de escoamento 73 e para o tanque de arma- zenagem 90. A válvula de retrolavagem 78 é aberta para permitir escoamen- to direto através da linha de escoamento 74. A válvula de controle do tanque 15 83 é aberta, o que permite ao permeado ser bombeado desde o tanque de armazenagem 90 pela bomba de retrolavagem 77 através da linha de esco- amento 74. A válvula de controle de solução química de limpeza 82' é aberta e a primeira bomba dosadora de produto químico de limpeza 86' é energiza- da, permitindo assim escoamento direto desde a fonte de solução química 20 de limpeza 80' para a linha de escoamento 74 e a bomba de retrolavagem 77. Enquanto isto, a válvula de controle de solução química de limpeza 82" está fechada não permitindo assim comunicação direta entre a segunda fon- te de solução química de limpeza 80", a linha de escoamento 74 e a bomba de retrolavagem 77. A bomba de retrolavagem 77 e a primeira bomba dosa- 25 dora de produto químico de limpeza 86' então bombeia a primeira solução química de limpeza desde a primeira fonte de solução química de limpeza 80' para as linhas de saída 72 e 73 na direção inversa de utilização normal. A primeira solução química de limpeza escoa desde as linhas de saída 72 e 73 para os filtros de membrana 47. O permeado com a primeira solução 30 química de limpeza pode então escoar para baixo no sentido da extremidade proximal 46 ou para cima no sentido da extremidade distai 45. Para o esco- amento que escoa para baixo no sentido da extremidade proximal, o escoa- mento sai do difusor 41 para a linha de escoamento 33. Durante o primeiro processo de limpeza química a válvula de circulação 34 pode ser fechada para impedir que a primeira solução química de limpeza viaje de volta até a bomba de circulação 32. Enquanto isto, a válvula de dreno 38 pode ser fe- chada durante o período de embebimento químico (a ser descrito mais tar- de) ou aberta quando é desejado deixar que a primeira solução química de limpeza saia do sistema através do dreno 39, através da linha de escoamen- to 37. Para o escoamento que escoa para cima no sentido da extremidade distai 45, a válvula de controle da linha de retorno 84 pode ser fechada, im- pedindo assim que a primeira solução química de limpeza saia da seção de retorno 43 para a linha de retorno 61 que conduz ao biorreator 20. Em adi- ção, a válvula de controle do tanque 83 pode ser aberta, o que permite ao permeado escoar para o módulo de filtração por membrana 40, juntamente com os produtos químicos de limpeza a partir da primeira fonte de produto químico de limpeza 80'.

Quando uma segunda limpeza química é desejada, a válvula de controle de permeado 75, a válvula de retrolavagem 78 e a válvula de con- trole do tanque 83 são abertas. Contudo, a primeira válvula de controle de solução química de limpeza 82' é fechada, impedindo assim comunicação 20 direta entre a primeira fonte de solução química de limpeza 80', a linha de escoamento 74 e a bomba de retrolavagem 77. Em adição, a primeira bom- ba dosadora de produto químico de limpeza 86' não é energizada, porém a segunda bomba dosadora de produto químico de limpeza 86" é energizada. Enquanto isto, a segunda válvula de controle de solução química de limpeza 25 82" é aberta, permitindo assim comunicação direta entre a segunda fonte de solução química de limpeza 80", a linha de escoamento 74 e a bomba de retrolavagem 77. A bomba de retrolavagem 77 e a segunda bomba dosadora de produto químico de limpeza 86" então bombeiam a solução química de limpeza a partir da segunda fonte de solução química de limpeza 80" para as 30 linhas de saída 71 e 72 na direção inversa de utilização normal. A solução química de limpeza escoa a partir das linhas de saída 72 e 73 para os filtros de membrana 47. O permeado pode então escoar para baixo no sentido da extremidade proximal 46 ou para cima no sentido da extremidade distai 45. Para o escoamento que escoa para baixo no sentido da extremidade proxi- mal, o escoamento sai do difusor 41 para a linha de escoamento 33. Durante o segundo processo de limpeza com produto químico de limpeza a válvula 5 de circulação 34 é fechada para impedir que a segunda solução química de limpeza viaje de volta para a bomba de circulação 32. Enquanto isto a válvu- la de dreno 38 pode ser fechada durante o período de embebimento com produto químico (a ser descrito mais tarde) ou aberta quando é desejado deixar que a segunda solução química de limpeza saia do sistema através 10 do dreno 39, através da linha de escoamento 37. Para o escoamento que escoa para cima no sentido da extremidade distai 45 a válvula de controle da linha de retorno 84 pode ser fechada, impedindo assim que a segunda solu- ção química de limpeza saia da seção de retorno 43 para a linha de retorno 61 que conduz ao biorreator 20. Em adição, a válvula de controle do tanque 15 83 pode ser aberta, o que permite ao permeado escoar para o módulo de filtração por membrana 40 juntamente com os produtos químicos de limpeza a partir da segunda fonte de produto químico de limpeza 80".

Em uma modalidade, as primeira e segunda limpezas podem ocorrer ao mesmo tempo, nas quais ambas as válvulas de controle de solu- 20 ção química de limpeza 82' e 82" são abertas enquanto a primeira e a se- gunda bombas dosadoras de produto químico de limpeza 86' e 86" são e- nergizadas para distribuir escoamento para a bomba de retrolavagem 77 e o módulo de filtração por membrana 40.

Outro aspecto do sistema da figura 1 inclui um soprador de ar 51 que é conectado à linha de ar 52. A linha de ar 52 pode ser dividida em duas linhas de ar diferentes: a linha de ar 53 para o biorreator 20 e a linha de ar 54 para o módulo de filtração por membrana 40. A linha de ar 53 fornece uma fonte de oxigênio para as zonas óxicas do biorreator 20, se necessário.

A linha de ar 54 é conectada a um módulo de filtração por mem- brana 40 através do difusor 41, para introduzir ar para o módulo de filtração por membrana. Uma válvula de isolamento de ar 55 é colocada na linha de ar 54 para impedir que líquido de alimentação penetre na linha de ar 54. O escoamento de ar para o interior do módulo 40 fornece um levantamento por ar de modo que a quantidade de deposição e o crescimento de camadas sobre as membranas podem ser reduzidos. O soprador de ar 51 pode ser configurado para introduzir ar de maneira contínua ou intermitente utilizando 5 um controlador 100. Em adição, o controlador 100 pode ser configurado para ajustar automaticamente a quantidade de ar que está sendo soprada pelo soprador de ar 51 e distribuída para o módulo de filtração por membrana 40. A operação de ajustamento pode assumir a forma de o controlador monitorar um ou mais parâmetros de operação da membrana (tal como a pressão den- 10 tro da membrana do módulo de filtração 40, a pressão diferencial através da membrana, ou outros parâmetros operacionais) e ajustar a quantidade de distribuição de ar com base nos valores dos parâmetros operacionais de a- cordo com uma condição operacional ótima predeterminada, utilizando uma ou mais válvulas de controle (não mostrado).

De acordo com uma modalidade, um ou mais dispositivos de

limpeza podem ser opcionalmente utilizados para lavar as linhas de ar 52, 53 e/ou 54 com no mínimo um dentre uma corrente de líquido e uma de ar de modo a remover quaisquer partículas ou outros contaminantes nas linhas de ar. Por exemplo, a figura 1 mostra um dispositivo de limpeza 56 em comuni- 20 cação direta com a linha de ar 54 através da linha de escoamento 57. O dis- positivo de limpeza 56 pode ser um conhecido na técnica, e pode distribuir ar ou corrente líquida através da linha de escoamento 57 para a linha de ar 54 através de uma válvula de limpeza aberta 58, quando tal limpeza é deseja- da. Uma série de válvulas (não mostrado) podem ser conectadas às linhas 25 de ar 52, 53 e/ou 54, de modo a controlar o escoamento do ar de limpeza ou corrente de líquido através das linhas de ar desejadas. Assim, o ar de limpe- za ou corrente de líquido pode ser direcionado para a uma ou mais das li- nhas de ar. A corrente de ar ou de líquido pode também sair, por exemplo, para fora do difusor 41 fora do biorreator 20 e/ou fora de um dreno (não 30 mostrado). Quando uma limpeza das linhas de ar não é desejada, a válvula de limpeza 58 é fechada, impedindo assim escoamento através da linha de escoamento 57 para e a partir do dispositivo de limpeza 56. Outro aspecto do sistema é um controlador 100 que pode ser utilizado para controlar o escoamento de fluidos através de todo o sistema, controlando a uma ou mais das bombas de circulação 32, a válvula de circu- lação 34, a válvula de dreno 38, a válvula de controle de permeado 75, a 5 válvula de controle de retrolavagem 78, a bomba de retrolavagem 77, a vál- vula de controle do tanque 83, as válvulas de controle de solução química de limpeza 82' e 82", as bombas dosadoras de produto químico de limpeza 86' e 86", a válvula de controle da linha de retorno 84 e o soprador de ar 51. Por exemplo, o controlador 100 pode incluir todo o software e hardware necessá- 10 rios para realizar um método de operar o sistema de tratamento 10. O con- trolador 100 também pode incluir um ou mais subcontroladores 101. Cada subcontrolador 101 pode ser utilizado para monitorar e controlar seu respec- tivo módulo de filtração por membrana 40 quando mais do que um módulo de filtração por membrana for utilizado. Em adição, o controlador 100 pode 15 incluir um controlador comum 102 que pode controlar recursos comuns tais como as bombas de produtos químicos de limpeza do sistema. Em modo automático, o controlador comum 102 pode controlar a operação de cada subcontrolador 101. O subcontrolador pode realizar filtração e retrolavagem com base no fluxo ou velocidade de filtração e tempo de filtração fornecidos 20 pelo controlador comum 102. O subcontrolador executa a rotina de filtração e sinaliza ao controlador comum 102 quando uma retrolavagem é requerida. O controlador comum controla e sequencia a retrolavagem através de todo o sistema.

Em uma modalidade da presente invenção o controlador 100 25 pode ser utilizado para realizar uma ou mais das seguintes etapas do méto- do: interromper a introdução do líquido de alimentação para a extremidade proximal 46 de um ou mais módulos de filtração por membrana 40; permitir que a no mínimo uma porção do dito líquido de alimentação presente em um ou mais módulos de filtração por membrana 40 drenem a partir dele junta- 30 mente com no mínimo uma porção de qualquer resíduo que possa ter acu- mulado de um lado da dita pluralidade de filtros de membrana; lavar a plura- lidade de filtros de membrana, fazendo com que no mínimo uma porção de dito permeado escoe desde o lado oposto ao da pluralidade de filtros de membrana para fora de um lado dela, ou escoe a partir de um lado da dita pluralidade de filtros de membrana para fora de seu lado oposto; introduzir uma primeira solução química para um ou mais módulos de filtração por 5 membrana; introduzir uma segunda solução química para um ou mais módu- los de filtração por membrana; e retomar a introdução da alimentação do líquido de alimentação para a extremidade proximal 46 de um ou mais mó- dulos de filtração por membrana 40.

A figura 4 é um fluxograma que mostra aqueles diversos modos 10 operacionais do método e sistema para operar um sistema de tratamento de águas servidas com biorreator de membrana como programado para e con- trolado pelo controlador 100. Estes módulos incluem modo DESLIGADO 300, o modo FILTRAÇÃO 400, o modo ESPERA 500, o modo RETROLA- VAGEM 600, o modo PARADA 700, o modo DRENO LAVAGEM 800, o mo- 15 do CEC1 900, o modo CEC2 1000, o modo PRESERVAÇÃO 1100, o modo PRESERVAÇÃO DRENO 1200 e o modo EPARADA 1300. Cada um destes modos será discutido por vez, abaixo.

O MODO DESLIGADO 300

O modo DESLIGADO 300 é o modo operacional default e ocorre 20 quando o sistema está fora de serviço. Todas as válvulas estão fechadas e todos os dispositivos não estão energizados. Em adição, o modo DESLIGA- DO 300 é o estado de programa default e o modo operacional de falha em segurança no caso de um alarme crítico que pode ser ativado pelo controla- dor 100 ou manualmente pelo operador. Além disto, deve ser tomado o cui- 25 dado para que o sistema não permaneça no modo DESLIGADO 300 por pe- ríodos prolongados de tempo sem limpeza ou preservação adequadas. Um alarme pode ser fornecido para alertar o operador se tal circunstância ocor- reu.

O MODO FILTRAÇÃO 400.

A partir do modo DESLIGADO 300 (ou do modo RETROLAVA-

GEM 600 a ser descrito mais tarde), o sistema pode ir para o modo FIL- TRAÇÃO 400 que produz o efluente tratado ou o permeado que é coletado no tanque de armazenagem 90. O modo FILTRAÇÃO é controlado pelo con- trolador 100 e uma vez iniciado, o sistema irá continuar a operar automati- camente até que interrompido pelo operador ou um alarme crítico do siste- ma.

5 A figura 5 é um fluxograma que mostra as etapas do módulo

FILTRAÇÃO 400 de acordo com uma modalidade da presente invenção. O módulo começa na etapa 402 com o início do escoamento de ar, no qual o soprador de ar 51 é partido e a válvula de isolamento de ar 55 e a válvula de controle de linha de retorno 84 estão abertas. Um breve espaço de tempo é 10 fornecido para assegurar que o soprador de ar 51 alcançou a velocidade operacional e pressão, e deslocou todo o fluido da linha de ar 54.

A próxima etapa 404 é o início do escoamento do líquido de ali- mentação, na qual a bomba de circulação 32 controlada pelo controlador 100 é partida e águas servidas tratadas, ou líquido de alimentação, escoam 15 para o interior da linha de escoamento 33 através da válvula de circulação aberta 34 e para o difusor 41. A válvula de dreno 38, a válvula de controle de permeado 75 e a válvula de controle de retrolavagem 78 estão todas fecha- das, de tal modo que o escoamento do fluido de alimentação somente vai através do módulo de membrana 40, através da linha de alimentação 61 e 20 da válvula de controle da linha de retorno aberta 84 e de volta para o bior- reator 20.

Uma vez novamente, outro retardo de tempo curto é fornecido para assegurar que o escoamento de duas fases está completamente de- senvolvido no sistema. A filtração começa na etapa 406 onde a válvula de 25 controle do permeado 75 é aberta depois deste retardo. Assim, escoamento em duas fases é estabelecido, o qual viaja o comprimento do módulo de membrana 40, de tal modo que efluente passa através das paredes da membrana dos filtros de membrana 47 enquanto que sólidos biológicos são coletados sobre a superfície da membrana. Bolhas de ar provocadas pelo ar 30 introduzido através da linha de ar 54 esfregam a superfície dos filtros de membrana para manter o desempenho do sistema. Uma filtração é realizada por um período de tempo fixo que pode se situar, tipicamente, por exemplo, desde 5 até 15 minutos e pode ser ajustado pelo operador através do contro- lador 100.

O modo FILTRAÇÃO pode ser controlado de maneira primária por meio do controlador 100, no qual a velocidade e tempo de filtração po- 5 dem ser ajustados com base no nível de líquido no reator 20. Alternativa- mente, o operador pode operar o sistema manualmente, ajustando direta- mente a velocidade e tempo de filtração no controlador 100. Em uma tal condição o mostrador do controlador irá indicar uma condição de operação manual.

A filtração pode ser realizada por um período de tempo fixo. Ao

final do tempo de filtração o sistema pode realizar automaticamente um mo- do RETROLAVAGEM 600 a ser descrito mais tarde. Os ciclos de retrolava- gem automáticos são coordenados pelo controlador 100. Alternativamente, o operador também pode chamar manualmente pelo modo RETROLAVAGEM 15 a partir do controlador em qualquer momento. Além disto, o operador tam- bém pode terminar o modo FILTRAÇÃO emitindo um comando parar, isto é, instigando o modo PARADA 700 (a ser descrito mais tarde).

Durante filtração, o diferencial de pressão através da membrana, conhecido como a pressão transmembrana ou TMP, é monitorado e regis- trado de maneira constante. A TMP dita a força diferencial requerida para empurrar o permeado através da membrana. Quando aumenta a deposição ou o tamponamento a TMP também aumenta. A TMP é calculada fazendo a média da pressão do lado de alimentação no difusor 41 e a seção de retorno 43 menos a pressão nas linhas de escoamento 71 e 72. A TMP normal pode se situar desde 1,38 kPa a 27,58 kPa (0,2 até 4 psi). A TMP máxima permis- sível limita a pressão de alimentação no sistema. Se a TMP máxima permis- sível é excedida, o sistema irá incluir um alarme que será disparado, e o sis- tema será retrolavado automaticamente, isto é, o modo RETROLAVAGEM 600 será instigado. Se existe uma sucessão destas ocorrências o controla- dor 100 irá disparar automaticamente o modo DRENAGEM LAVAGEM 800.

Ao monitorar a TMP o controlador 100 pode registrar a TMP mé- dia de um minuto de operação (daqui em diante referida como a TMP média) durante filtração para monitorar o desempenho do sistema em longo prazo. Este parâmetro pode reajustar com cada ciclo de filtração. O monitoramento pode ser realizado comparando a TMP média com limites ajustados pelo operador. Se a TMP média é muito baixa, um alarme de "TMP baixa" pode 5 ser disparado e o sistema pode executar automaticamente um procedimento de drenagem e lavagem, isto é, o modo DRENAGEM LAVAGEM 800. Se a TMP média é muito elevada, uma limpeza química é requerida e um alarme de "limpeza requerida" pode ser disparado. Deveria ser observado que uma média de operação diferente pode ser utilizada ao invés da média de um 10 minuto.

Além de monitorar a TMP média, o controlador 100 também po- de monitorar pressão de alimentação alta e baixa no difusor 41 para assegu- rar escoamento de circulação adequado e impedir a acumulação de detritos na entrada do módulo de membrana. Se a pressão de alimentação no difu- 15 sor 41 cai fora de uma faixa desejada, uma condição de alarme é automati- camente disparada e o modo DRENAGEM LAVAGEM 800 pode ser iniciado.

A tabela 1 mostra uma listagem de parâmetros operacionais to- mados como exemplo para o processo de filtração, porém outros podem ser utilizados. Tabela 1: Parâmetros operacionais para o modo FILTRAÇÃO Parâmetro Operacional Faixa Operacional Comentários Fluxo bruto (gfd) 15,0-32,0 Fluxo através da membrana. Selecionável pelo operador (Escoamento médio) (25) ou controlada pelo nível do biorreator Escoamento médio de filtrado (gpm) 32,5 69,3 Produção de permeado por módulo de filtração por mem¬ (Escoamento de pico) (54,2) brana Escoamento de circulação mínimo (gpm) 880 Escoamento de líquido de alimentação para o módulo 40. Pode utilizar bombas de velocidade constante. Seleção e ajustamento manual de bomba. Perda de pressão em circulação kPa (psi) 3,45-13,8(0,5-2,0) viscosidade de @ 5 cP vazão de circulação @ 880 gpm. Exclui perdas de carga estática. TMP antecipada kPa(psi) 0,0 a 27,58 (0,0 a 4,0) Vazão de ar mínima (scfm) 12 Pode utilizar sopradores de velocidade constante. Seleção e ajustamento manual de soprador. Duração de filtração (min) 5-15 O MODQ ESPERA 500

O modo ESPERA 500 é introduzido quando o nível do biorreator cai abaixo de um nível mínimo predeterminado. Assim, o sistema é deixado permanecer fora de linha, isto é, nenhum permeado é produzido, porém 5 pronto para serviço.

Um retardo ajustável tal como 1 a 20 minutos pode ser colocado para impedir ciclagem desnecessária do sistema. Quando o modo ESPERA é ordenado pelo controlador, o modo FILTRAÇÃO corrente será realizado para completar primeiro antes de entrar no modo ESPERA. Também o ope- 10 rador pode ajustar manualmente o modo ESPERA a partir do controlador 100. A operação ESPERA pode ser terminada quando o nível do biorreator é aumentado acima do nível mínimo predeterminado.

Durante o modo ESPERA 500 o controlador mantém a circula- ção do líquido de alimentação e o escoamento de ar enquanto a produção 15 de permeado está interrompida; assim, a velocidade de filtração é ajustada para zero. Portanto, a bomba de circulação 32 e o soprador de ar 51 estão operando; a válvula de circulação 34, a válvula de isolamento de ar 55 e a válvula de controle da linha de retorno 84 estão abertas, e a válvula de con- trole de permeado 75 e a válvula de controle de retrolavagem 78 estão fe- 20 chadas.

A circulação do líquido de alimentação e o escoamento de ar através do sistema durante o modo ESPERA asseguram que sólidos não se acumulam sobre a superfície da membrana, mesmo embora o escoamento de permeado através das linhas de escoamento 71 e 72 esteja interrompido 25 pelo fechamento da válvula de controle de permeado 75. Como resultado, todos os alarmes e outras condições de processo do modo FILTRAÇÃO são mantidas como mostrado na Tabela 2. Tabela 2: Parâmetros operacionais para o modo FILTRAÇÃO

Parâmetro Operacional Faixa Comentários Operacional Fluxo bruto (gfd) 0 Filtração está terminada Escoamento médio de filtrado 0 Produção de permeado está termi¬ (gpm) nada Escoamento de circulação mínimo 880 Mantido pelo controlador 100 em (gpm) circulação. Pode utilizar bombas de velocidade constante. Perda de pressão em circulação 3,45-13,8 @ viscosidade de 5 cP vazão de kPa (psi) (0,5-2,0) circulação @ 880 gpm. Exclui perdas de carga estática. Seleção e ajusta¬ mento manual de bomba Pressão de alimentação (psi) 41,37 kPa (< 6 psi) Vazão de ar mínima (scfm) 12 Mantida pelo controlador 100. Pode utilizar sopradores de velocidade constante. Seleção e ajustamento manual do soprador. O módulo de filtração por membrana 40 pode ser retornado au- tomaticamente ao serviço por meio do controlador 100, com base no nível de líquido no biorreator 20, isto é, o nível de líquido no biorreator aumentou até 5 um nível aceitável) ou retornado manualmente ao serviço por meio do ope- rador através do controlador 100. Em tal caso, uma retrolavagem (ver modo RETROLAVAGEM abaixo) pode ser realizada automaticamente em cada módulo de filtração por membrana 40, antes de ser retornado ao serviço e o temporizador de filtração é reajustado para zero.

O MODO RETROLAVAGEM 600

O modo RETROLAVAGEM 600 é realizado no final de cada ciclo de filtração (o modo FILTRAÇÃO 400) para manter o desempenho do siste- ma. O módulo fisicamente remove sólidos biológicos que acumularam sobre a superfície da membrana invertendo o escoamento de permeado através da 15 membrana. Em adição, uma retrolavagem é também realizada se o módulo de filtração por membrana 40 estava no modo ESPERA.

O controlador 100 coordena e mantém o intervalo de retrolava- gem requerido para todos os módulos de membrana operacionais 40. O mo- do RETROLAVAGEM 600 pode somente ser introduzido a partir do modo FILTRAÇÃO ou do modo ESPERA, uma vez que a circulação do escoamen- to de alimentação e o escoamento de ar são requeridos para a seqüência. A figura 6 é um fluxograma que mostra as etapas do modo RE- TROLAVAGEM 600 de acordo com uma modalidade da presente invenção. Embora não delineado na figura 6, o escoamento de ar que escoa através do módulo de membrana a partir do soprador de ar 51 através da linha de ar 5 54, pode escoar durante o modo RETROLAVAGEM 600 para auxiliar no pro- cesso de raspagem, para remover o resíduo (tal como sólidos) que se acu- mularam no módulo de filtração por membrana 40.

O modo RETROLAVAGEM 600 começa interrompendo o esco- amento de permeado fechando a válvula de controle de permeado 75, se 10 necessário na etapa 602. Em adição, a válvula de circulação 34 é fechada e a bomba de circulação 32 é parada. Em uma modalidade a válvula de con- trole da linha de retorno 84 pode ser fechada e a válvula de dreno 38 pode ser aberta na etapa 604, de tal modo que o escoamento da retrolavagem somente viaja para as linhas de escoamento 72 e 71; através do difusor 41, 15 da linha de escoamento 33, da linha de escoamento 37 e da válvula de dre- no 38, e para o interior do dreno 39. Em outra modalidade a válvula de con- trole de linha de retorno 84 pode ser aberta e a válvula de dreno 38 pode ser fechada na etapa 604, de tal modo que o escoamento da retrolavagem so- mente viaja para o interior das linhas de escoamento 72 e 71; através da 20 seção de retorno 42, da linha de retorno 41, da válvula de controle de linha de retorno 84 e para o interior do biorreator 20. Em ainda outra modalidade, a válvula de controle da linha de retorno 84 e a válvula de drenam 38 podem ser abertas na etapa 604, de tal modo que o escoamento da retrolavagem viaja para ambos, o biorreator 20 e o dreno 39.

Depois que a válvula de controle de permeado 75 e a válvula de

circulação 34 estão fechadas, a válvula de controle de retrolavagem 78 é também fechada e a bomba de retrolavagem 77 começa a bombear na eta- pa 606. Em uma modalidade o aparelho de retrolavagem pode incluir uma pluralidade de bombas de retrolavagem 77. Por exemplo, o sistema pode 30 compreender três bombas a serem utilizadas como a bomba de retrolava- gem 74. Em tal caso, duas bombas podem ser bombas de trabalho e cada uma pode distribuir 50% do escoamento de retrolavagem, enquanto uma terceira bomba pode ser uma reserva. Assim, nesta modalidade quando do início da retrolavagem, duas das três bombas de retrolavagem disponíveis

77 são partidas. Em outra modalidade uma única bomba de retrolavagem 77 pode ser suficiente, na qual quando do início do modo RETROLAVAGEM a 5 única bomba de retrolavagem 77 é partida.

A fonte do escoamento de retrolavagem vem do permeado ar- mazenado no tanque de armazenagem 90. Quando a bomba de retrolava- gem 77 dá partida a válvula de controle do tanque 83 é aberta e o permeado a partir do tanque de armazenagem 90 vai para comunicação direta com as 10 bombas de retrolavagem 77. É observado que as válvulas de controle da solução química de limpeza 82' e 82" permanecem fechadas como era o caso no modo FILTRAÇÃO 400, de tal modo que o permeado que escoa na linha de escoamento 79 está isolado das soluções químicas de limpeza nas fontes de solução química de limpeza 80' e 80". Uma vez que a bomba de 15 retrolavagem 77 tenha partido, as bombas de retrolavagem 77 são deixadas operar por um breve retardo de tempo para alcançar velocidade e pressão operacionais completas. A válvula de controle de retrolavagem 78 que foi fechada é agora aberta na etapa 608 e escoamento é permitido por um perí- odo de tempo ajustado. É observado que devido à válvula de controle de 20 permeado 75 estar fechada não há escoamento de fluido para o interior da linha de escoamento 73.

Como mencionado anteriormente, o processo de retrolavagem prossegue em que permeado a partir do tanque de armazenagem 90 é bom- beado pela bomba de retrolavagem 77 para linhas de fluido 71 e 72, e então 25 para o interior do módulo de filtração por membrana 40, na direção inversa do escoamento de filtração (ou modo de uso normal). A corrida de permeado para o interior dos filtros de membrana 47 desloca os tampões acumulados nas membranas, e assim desentopem os filtros 47. A retrolavagem pode en- tão sair através do difusor 41 e terminar no dreno 39 e/ou sair através da 30 seção de retorno 43 e terminar no biorreator 20. Um exemplo de parâmetros operacionais tomados como exemplo estão fornecidos na Tabela 3 abaixo, embora estes parâmetros possam ser trocados com base em rendimento operacional desejado, ou produção desejada.

Tabela 3: Parâmetros operacionais para o modo RETROLAVAGEM

Parâmetro Operacional Faixa Comentários Operacional Fluxo de retrolavagem (gfd) 176 Fluxo de permeado através da membrana. Fluxo constante é desejável Escoamento de retrolavagem (gfd) 383 Por módulo de filtração por mem¬ brana 40 Duração de retrolavagem (s) 5-15 Ajustável pelo operador TMP antecipada de retrolavagem 62,05-96,52 @50°F kPa (psi) (9,0-14,0) TMP máxima de retrolavagem kPa 101,35 (psi) .. JKZ) ... A retrolavagem pode ser iniciada seja por uma condição de TMP inaceitável ou, automaticamente, com base na completação do período de 5 tempo para o modo FILTRAÇÃO. Se a retrolavagem é iniciada automatica- mente, ela deveria primeiro realizar a retrolavagem sobre o módulo de filtra- ção por membrana 40 que opera por tempo mais longo (se existe mais do que um como visto na figura 12). Em tal caso o controlador pode ser configu- rado para retrolavar todos os módulos restantes 40 em seqüência, a despei- 10 to de seu tempo de operação corrente, de modo a reajustar efetivamente a seqüência de retrolavagem para todo o sistema e assegurar que o equipa- mento é operado de maneira eficiente. Se a retrolavagem está baseada em uma condição de TMP inaceitável de um único módulo de filtração por mem- brana 40 (se existe mais do que um), a retrolavagem será realizada no mó- 15 dulo de filtração por membrana específico 40 que sofre da condição de TMP inaceitável e irá permanecer o resto do tempo de filtração naquele módulo de filtração por membrana particular 40. Neste caso o controlador não deve- ria precisar realizar uma retrolavagem nos módulos de filtração por membra- na restantes 40.

Durante o processo de retrolavagem a pressão operacional pode

ser um fator importante e pode ser monitorada de maneira contínua. O sis- tema irá apresentar uma TMP negativa durante o modo RETROLAVAGEM, uma vez que o escoamento é invertido através do módulo de filtração por membrana 40, isto é, a pressão será mais elevada no lado do permeado (li- nhas de escoamento 71 e 72) do módulo de filtração por membrana 40. A TMP máxima permissível durante o modo RETROLAVAGEM pode ser ajus- tada de modo a impedir dano permanente às membranas. Por exemplo, em uma modalidade a TMP máxima permissível pode ser 101,35 kPa (14,7 psi).

5 Neste caso, se a TMP máxima permissível é excedida, um alarme pode ser emitido, o qual pode desligar o sistema, isto é, o modo DESLIGADO 300 é instigado e alertar o operador da condição de alarme.

Uma vez que a retrolavagem esteja completa, a bomba de retro- lavagem 77 é desligada, a válvula de controle de retrolavagem 78, a válvula de dreno 38, a válvula de controle do tanque 83 e a válvula de controle da linha de retorno 84 são fechadas e o módulo FILTRAÇÃO 400, como visto na figura 5 é reiniciado.

O MODO PARADA 700

O modo PARADA 700 ativa seqüência de desligamento para o módulo de filtração por membrana 40 e é o método no qual o módulo de fil- tração por membrana 40 entra no modo DESLIGADO 300. Assim, todas as válvulas de controle são fechadas e todas as bombas e o soprador de ar são parados. O modo PARADA é fornecido para permitir ao operador interrom- per serviço por um breve período de tempo, para realizar manutenção antes de retornar para serviço o módulo de filtração por membrana. Em uma mo- dalidade o módulo de filtração por membrana 40 não deveria ser parado por mais do que um tempo predeterminado, por exemplo, 5 até 10 minutos, an- tes que uma operação de lavagem seja instigada. Por exemplo, o controla- dor pode emitir um alarme se um módulo de filtração por membrana 40 está parado por mais do que 5 minutos e irá automaticamente realizar o modo DRENAGEM LAVAGEM 800 depois de 10 minutos. O alarme irá permane- cer até que seja manualmente desligado pelo operador.

O modo PARADA pode ser instigado a partir dos modos FIL- TRAÇÃO, ESPERA ou RETROLAVAGEM na figura 1. Se o modo PARADA é instigado durante o modo RETROLAVAGEM a seqüência de retrolavagem será completada no módulo de filtração por membrana particular 40 antes de parar. Adicionalmente o modo PARADA pode ser chamado durante condi- ções de alarme genéricas selecionadas. Estas condições podem incluir um ou mais do que segue: um alarme de baixo nível de tanque de permeado, um alarme de falha de bomba de circulação; um alarme de falha de soprador de ar e um alarme de nível baixo de produto químico de limpeza. Uma vez 5 no modo PARADA o escoamento de permeado é terminado fechando a vál- vula de controle de permeado 75 (se já não fechada) parando a bomba de circulação 72 (se ainda não parada) e a válvula de controle de circulação 34 é fechada (se não já fechada). O soprador de ar 51 pode ser deixado operar por um breve tempo antes de fechar a válvula de isolamento de ar 55 e des- 10 ligar o soprador de ar 51.

O MODO DRENAGEM LAVAGEM 800

O modo DRENAGEM LAVAGEM 800 é realizado para remover sólidos acumulados do módulo de filtração por membrana 40. Este modo pode ser realizado automaticamente em um intervalo ajustado pelo controla- dor 100, realizado sob condições de alarme selecionadas (tais como uma TMP alta ou uma TNP baixa), ou manualmente iniciado pelo operador. Se feito automaticamente, o controlador pode iniciar o modo em intervalos pre- determinados que podem se situar, por exemplo, desde uma vez a cada ho- ra até uma vez a cada 6 horas. A drenagem lavagem pode somente ser ati- vada depois que os módulos de filtração por membrana 40 estejam no ou tenham passado através do módulo DESLIGADO 300 ou PARADA 700 uma vez que todo o fluido em cada módulo de filtração por membrana 40 é pur- gado durante a seqüência. A figura 7 é um fluxograma que mostra as etapas do modo DRENAGEM LAVAGEM 800 de acordo com uma modalidade da presente invenção.

Assim, no estabelecimento do modo DRENAGEM LAVAGEM a bomba de circulação 32 não está operando e a válvula de circulação 34 está fechada, bem como a bomba de retrolavagem 77 e as bombas dosadoras de produto químico de limpeza 86' e 86" estão desligadas e as válvulas de con- 30 trole 75, 82' e 82" estão fechadas. A válvula de dreno 38 está aberta na eta- pa 802 e o módulo de filtração por membrana é deixado drenar no dreno 39 por um período de tempo ajustado. Em uma modalidade a drenagem pode ser provocada por gravidade. Opcionalmente uma válvula de descarga dedi- cada 85 que conduz a uma descarga posicionada acima do módulo de filtra- ção por membrana pode ser localizada na linha de retorno 64 (ver na figura 1). A válvula de descarga 85 permanece fechada durante todos os outros 5 modos, porém é aberta durante o modo DRENAGEM LAVAGEM 800. Embo- ra não delineado na figura 7, o escoamento de ar que escoa através do mó- dulo de filtração por membrana a partir do soprador de ar 51, através da li- nha de ar 54, pode fechar durante o processo de drenagem (etapa 802) des- ligando o soprador de ar 51 e/ou fechando a válvula de isolamento de ar 54. 10 Alternativamente, o soprador de ar 51 pode estar operando com a válvula de isolamento de ar 59 aberta, de modo a fornecer ar de escovação durante o processo de drenagem.

Uma vez que a drenagem por gravidade esteja completa, uma ou mais seqüências de lavagem podem ser realizadas utilizando o equipa- 15 mento de retrolavagem. O procedimento de lavagem remove todos os mate- riais do lado de alimentação das membranas e estes materiais podem ser deixados drenar por gravidade a partir do sistema. No início do procedimento de lavagem, isto é, durante a drenagem do módulo de filtração por membra- na, a válvula de controle de permeado 75, a válvula de controle de retrolava- 20 gem 78, as válvulas de controle de solução química de limpeza 82' e 82", a válvula de controle do tanque 83, e a válvula de circulação 34 são fechadas e a bomba de circulação 32 é parada. A válvula de controle de descarga 85 e a válvula de dreno 38 são abertas na etapa 802.

Depois ou durante o processo de drenagem na etapa 802, a vál- 25 vula de controle do tanque 83 é aberta e a bomba de retrolavagem 77 come- ça a bombear na etapa 804. Como mencionado anteriormente, o aparelho de retrolavagem pode ou não incluir uma pluralidade de bombas de retrola- vagem 77, dependendo dos parâmetros operacionais. Quando a bomba 77 é partida e a válvula de controle do tanque 83 está aberta, o permeado a partir 30 do tanque de armazenagem 40 vai para comunicação direta com a bomba de retrolavagem 77. Uma vez que a bomba de retrolavagem 77 tenha parti- do, a bomba de retrolavagem 77 é deixada operar por um breve retardo de tempo para alcançar velocidade e pressão operacionais totais. A válvula de controle de retrolavagem 78 que foi fechada, é agora aberta na etapa 806 e um escoamento de lavagem é permitido por um período de tempo ajustado. Embora não delineado na figura 7, o escoamento de ar que escoa através 5 do módulo de membrana por filtração a partir do soprador de ar 51 através da linha de ar 54 pode escoar durante o processo de lavagem na etapa 806 partindo o soprador de ar 51e abrindo a válvula de isolamento de ar 54. Al- ternativamente, o escoamento de ar pode permanecer fechado durante o processo de lavagem mantendo o soprador de ar 51 desligado e/ou manten- 10 do a válvula de isolamento de ar fechada.

Como mencionado anteriormente, o processo de retrolavagem ou lavagem prossegue, em que permeado a partir do tanque de armazena- gem 90 é bombeado pela bomba de retrolavagem 77 para as linhas de fluido 71 e 72 e então para o módulo de filtração por membrana 40 na direção in- 15 versa da filtração (ou modo de utilização normal). Esta lavagem pode ocorrer durante ou depois que no mínimo uma porção de líquido de alimentação te- nha sido deixada drenar. A corrida do permeado para o interior dos filtros de membrana 47 desloca os tampões acumulados nas membranas e assim de- sentope os filtros 47. A quantidade efetiva de permeado que pode ser utili- 20 zada para o processo de lavagem pode variar de acordo com a necessidade. Por exemplo, a quantidade efetiva de permeado durante o processo de lava- gem pode se situar desde aproximadamente 0,50X até aproximadamente 10X do volume total do módulo de filtração por membrana 40. Como com o caso do modo de RETROLAVAGEM 600, a válvula de controle de linha de 25 retorno 84 pode ser fechada e a válvula de dreno 38 pode ser aberta, de tal modo que o escoamento vai para o dreno 39 e/ou a válvula de controle de linha de retorno 84 pode ser aberta e a válvula de dreno 38 pode ser fecha- da de tal modo que o escoamento vai para o biorreator 20.

Um exemplo de parâmetros operacionais tomados como exem- pio estão fornecidos na Tabela 4 abaixo, mesmo embora estes parâmetros possam ser trocados com base em rendimento operacional desejado ou produção desejada. O restante dos parâmetros operacionais pode ser similar à tabela 3 para o modo RETROLAVAGEM.

Tabela 4: Parâmetros operacionais para modo DRENAGEM LAVAGEM

Parâmetro operacional Faixa Comentários operacional Duração de drenagem (s) 10-60 Com base na configuração do siste¬ ma Intervalo de lavagem (dias) 1-30 Ajustável pelo operador Fluxo de lavagem de retrola¬ 383 Pode utilizar duas bombas de retro¬ vagem (gpm) lavagem, se aplicável. Escoamento de lavagem para 176 Pode utilizar duas bombas de retro¬ retrolavagem (gfd) lavagem se aplicável Duração de lavagem (s) 0-60 Ajustável pelo operador O controlador 100 pode ser configurado de tal modo que uma vez que o modo DRENAGEM LAVAGEM tenha sido iniciado, o modo irá 5 prosseguir até completação, a menos que o modo EPARADA seja chamado. Uma vez que o modo DRENAGEM LAVAGEM esteja completo, o módulo de filtração por membrana pode prosseguir para o modo DESLIGADO 300, o modo CEC1 900, o modo CEC2 1000 ou o modo PRESERVAÇÃO 1100.

O MODO SEC1 900 E O MODO SEC2 1000.

Periodicamente os filtros de membrana devem ser limpos quimi-

camente para remover materiais de deposição que foram adsorvidos ou ab- sorvidos na superfície da membrana. A limpeza pode ser realizada em inter- valos regulares monitorada pelo controlador 100, ou uma vez quando o de- sempenho do sistema tenha alcançado certos limites operacionais. Por e- 15 xemplo, a limpeza pode ser realizada em intervalos regulares que se situam desde 30 dias até 6 meses. O modo CEC1 e o modo CEC2 podem ser roti- nas separadas para simplificar um processo de limpeza química automatiza- do. O operador pode ser solicitado para preparar as soluções químicas de limpeza para o procedimento e ativar os modos CEC1/CEC2. Uma vez ati- 20 vado todo o modo CEC1/CEC2 é executado sem intervenção do operador.

Em uma aplicação típica duas limpeza sucessivas podem ser realizadas, nas quais o modo CEC1 é realizado utilizando uma solução fraca de hipoclorito de sódio seguida pelo modo CEC2 que é realizado utilizando solução de ácido cítrico. Estas duas etapas de limpeza asseguram que am- bos os materiais orgânico e inorgânico foram removidos das membranas.

Contudo, outras modalidades do processo de limpeza também são consideradas. Por exemplo, a primeira e a segunda soluções de limpeza não estão limitadas a apenas soluções de hipoclorito de sódio e de ácido cítrico. As primeira e segunda soluções de limpeza podem compreender um hipoclorito, um ácido, um cáustico, um surfactante ou qualquer combinação 5 deles.

Em outra modalidade somente um modo de limpeza química CEC1 pode ser utilizado sem um segundo modo de limpeza química CEC2. Em tal caso, somente uma fonte de produto químico de limpeza 80 conecta- da pela linha de escoamento 81, uma válvula de controle de solução química 10 de limpeza 82 e uma bomba dosadora de produto químico de limpeza 86 são requeridos, tal como visto na figura 10.

A figura 8 é um fluxograma que mostra as etapas do modo CEC1 900 e do modo CEC2 1000 de acordo com uma modalidade da pre- sente invenção. Os modos CEC1 e CEC2 podem fazer uso automaticamente do modo DRENAGEM LAVAGEM para maximizar a efetividade das reações químicas e purgar de maneira adequada soluções de produtos químicos de limpeza gastos a partir do módulo de filtração por membrana 40. Assim, o modo CEC1 pode começar com um modo DRENAGEM LAVAGEM automá- tico 800. Uma vez que o modo DRENAGEM LAVAGEM 800 esteja completo, o módulo de filtração por membrana 40 pode ser isolado completamente fe- chando todas as válvulas, a válvula de circulação 32, a válvula de controle de linha de retorno 84, a válvula de dreno 38, a válvula de controle de per- meado 75, a válvula de controle de retrolavagem 78 e as válvulas de contro- le de solução química de lavagem 82' e 82" como visto na etapa 902. Em adição, os modos CEC1 e CEC2 podem ser iniciados imediatamente depois do módulo FILTRAÇÃO 400 (tal como o caso de uma TMP elevada) ou de- pois do modo RETROLAVAGEM 600, se desejado. Durante os modos CEC1 e CEC2 o escoamento de ar a partir do soprador de ar 51 através da linha de ar 54 pode ser fechado não operando o soprador de ar 51 e/ou fechando a válvula de isolamento de ar 55.

Para iniciar o modo CEC1 a válvula de controle de retrolavagem

78 é aberta; a bomba de retrolavagem 77 é energizada e a válvula de con- trole de tanque 83 é aberta na etapa 904. Como resultado, o permeado é deixado escoar a partir do tanque de armazenagem 90 através da bomba de retrolavagem 77, através da válvula de controle de retrolavagem 78 e para o interior do módulo de filtração por membrana 40 na direção inversa de esco- 5 amento normal. Como mencionado anteriormente, a bomba de retrolavagem 77 pode incluir mais do que uma bomba, por exemplo, três bombas podem ser utilizadas. À vista disto, o número de bombas de retrolavagem 77 pode ser um ou mais para o modo CEC1. Simultaneamente a primeira bomba do- sadora de produto químico para limpeza 86' é energizada e a primeira válvu- 10 Ia de controle de solução química para limpeza 82' é aberta. Os produtos químicos para limpeza a partir da primeira fonte de produto químico para limpeza 80' são dosados diretamente para o escoamento de retrolavagem por um período de tempo ajustado, de modo a encher o módulo de filtração por membrana 40. Depois do período de tempo ajustado a bomba dosadora 15 de produto químico para limpeza 86' é desenergizada e a primeira válvula de controle de solução química de limpeza 82' é fechada na etapa 906. O per- meado é deixado continuar por um breve período depois que a dosagem de produto químico de limpeza está completa durante a etapa 906 (conhecida como a etapa de escoamento de retrolavagem pós-dosagem CEC) para Ia- 20 var a primeira solução química de limpeza da tubulação de retrolavagem, isto é, linhas de escoamento 71, 74 e 79 e para o interior do módulo de filtra- ção por membrana 40. Depois deste período de tempo a bomba de retrola- vagem 77 é desligada e a válvula de controle de retrolavagem 78 é fechada na etapa 908.

O módulo de filtração por membrana 40 é deixado embeber por

um período de tempo durante a etapa 908 (conhecida como a etapa e em- bebimento de produto químico CEC) que pode ser ajustada por operador ou ajustada pelo controlador 100. Na conclusão do tempo de embebimento, outra etapa de retrolavagem (conhecida como a etapa de escoamento de 30 retrolavagem CEC) pode ser realizada, a qual lava a primeira solução de produto químico de limpeza do módulo de filtração por membrana 40. Assim, a bomba de retrolavagem 77 é ligada e a válvula de controle de retrolava- gem 78 e a válvula de controle do tanque 83 são abertas, de tal modo que o permeado está em comunicação direta com a bomba de retrolavagem 77. Enquanto isto a válvula de dreno 38 pode ser aberta, de tal modo que a pri- meira solução de limpeza irá escoar para fora do módulo de filtração por 5 membrana 40 através do difusor 41 para o interior da linha de escoamento 33 e da válvula de dreno 38 e sair do dreno 39.

Depois do modo CEC1 o modo CEC2 pode começar, no qual depois da lavagem na etapa 910 a válvula de dreno 38 é fechada, a válvula de controle de retrolavagem 78 permanece aberta bem como a bomba de retrolavagem 78 que permanece energizada e a válvula de controle de tan- que 83 permanece aberta na etapa 1002. Assim, permeado é ainda deixado escoar a partir do tanque de armazenagem 90 através da bomba de retrola- vagem 77, através da válvula de controle de retrolavagem 78 e para o interi- or do módulo de filtração por membrana 40 na direção inversa de escoamen- to normal. A segunda bomba dosadora de produto químico de limpeza 86' é energizada e a segunda válvula de controle de solução química de limpeza 82" é aberta na etapa 1004. Os produtos químicos de limpeza a partir da segunda fonte de produto químico de limpeza 80" são dosados diretamente para o escoamento de retrolavagem por um período de tempo ajustado, de modo a encher o módulo de filtração por membrana 40. Depois do período de tempo ajustado a bomba dosadora de produto químico de limpeza 86" é desenergizada e a segunda válvula de controle de solução química de lim- peza 82" é fechada na etapa 1006. O permeado é deixado continuar por um breve período depois que a dosagem de produto químico de limpeza está completa para lavar a segunda solução de produto químico de limpeza para fora da tubulação de retrolavagem, isto é, linhas de escoamento 71, 74 e 79 e para o interior do módulo de filtração por membrana 40. Depois deste perí- odo de tempo a bomba de retrolavagem 77 é desligada e a válvula de con- trole de retrolavagem 78 e a válvula de controle do tanque 83 são fechadas na etapa 1008.

O módulo de filtração por membrana 40 é deixado embeber por um período de tempo durante a etapa 1008 (a etapa de embebimento com produto químico CEC) que pode ser ajustada por operador ou ajustada pelo controlador 100. Na conclusão do tempo de embebimento, outra etapa de retrolavagem pode ser realizada (a etapa de escoamento de retrolavagem CEC) que lava a segunda solução de produto químico de limpeza do módulo 5 de filtração por membrana 40 na etapa 1010. Assim, a bomba de retrolava- gem 77 é ligada e a válvula de controle de retrolavagem 78 e a válvula de controle do tanque 83 são abertas, de tal modo que o permeado está em comunicação direta com a bomba 77. Enquanto isto a válvula de dreno 38 pode ser aberta de tal modo que a segunda solução de limpeza irá escoar 10 para fora do módulo de filtração por membrana 40, através do difusor 41 pa- ra a linha de escoamento 33 e para a válvula de dreno 38, e sair do dreno 39. Depois que a etapa de retrolavagem ou etapa de lavagem 1010 é reali- zada, todas as bombas são paradas e todas as válvulas de controle são fe- chadas na etapa 1012.

Em uma modalidade alternativas os modos CEC1 e CEC2 po-

dem ser realizados simultaneamente. Em ainda outra modalidade, somente um dos modos CEC1 e CEC2 precisa ser operado durante o ciclo de limpe- za.

Um exemplo de parâmetros operacionais tomados como exem- 20 pio nos modos CEC1 e CEC2 da operação estão fornecidos na Tabela 5 abaixo. Como com os parâmetros operacionais fornecidos nos outros mo- dos, estes parâmetros são exemplo somente e outros parâmetros podem ser utilizados com base no rendimento operacional desejado ou produção dese- jada do sistema. Tabela 5: Parâmetros operacionais para modos CEC1 e CEC2

Parâmetro operacional Faixa operacional Comentários Escoamento bruto de dosa¬ 191 Somente uma bomba de gem de produto químico retrolavagem precisa ser CEC (gpm) utilizada. Fluxo bruto de dosagem de 88 Somente uma bomba de produto químico CEC (gfd) retrolavagem precisa ser utilizada. Duração de dosagem de 90-120 Diversas baseadas no pro¬ produto químico CEC (s) duto químico. Concentração de produto 10000 mg/l Produtos químicos ou con¬ químico CEC1 (ácido cítrico) centrações alternativas po¬ dem ser utilizadas dentro de limites da membrana. Concentração de produto 200 mg/l como Cl2 livre Produtos químicos ou con¬ químico CEC1 centrações alternativas po¬ dem ser utilizadas dentro de limites da membrana. Escoamento de retrolava¬ 191 Somente uma bomba de gem CEC (gpm) pós-dosagem retrolavagem precisa ser utilizada. Duração de retrolavagem de 1-15 60-120 Selecionada pelo operador ou controlador 383 176 Duração de escoamento de 30-120 Com base em configuração retrolavagem CEC (s) do sistema. Tempo de drenagem CEC 10-60 Com base em configuração (S) do sistema Em outra modalidade uma etapa de drenagem opcional pode ser iniciada depois da etapa de escoamento de retrolavagem CEC para o modo CEC1 ou CEC2 (isto é, depois da etapa 910 ou etapa 1010). Esta etapa de drenagem opcional (conhecida como a etapa de drenagem CEC) pode ser realizada, na qual todas as válvulas estão fechadas (válvulas de controle 34, 75, 78, 82', 82" e 84) exceto a válvula de dreno 38 e a válvula de descarga opcional 85, e todas as bombas estão paradas. Assim, o módulo de filtração por membrana 40 é deixado drenar por gravidade, de tal modo que qualquer solução de produto químico de limpeza a partir do modo CEC1 ou CEC2 pode drenar a partir do módulo de filtração por membrana 40 para fora do difusor 41, para a linha 37 e para fora do dreno 39. Esta etapa opcional de drenagem CEC pode ser realizada por cerca de 1 a 15 segundos antes que a válvula de dreno e a válvula de descarga 85, se aplicável, sejam fechadas na etapa 1012, então modo DESLIGADO 300 é iniciado, o que conduz ao modo FILTRAÇÃO 400.

MODO PRESERVAÇÃO 1100

Periodicamente um ou mais módulos de filtração por membrana 40 podem ser retirados de serviço por um período de tempo prolongado. Du- 5 rante tais tempos as membranas deveriam ser limpas e preservadas para impedir dano. O modo PRESERVAÇÃO 1100 fornece ao operador um dis- positivo semiautomático de completar este processo. O modo PRESERVA- ÇÃO pode ser iniciado pelo operador. A figura 9 é um fluxograma que mos- tra as etapas do modo PRESERVAÇÃO 1100 e do modo PRESERVAÇÃO 10 DRENAGEM 1200. Durante o modo PRESERVAÇÃO 1100 e o modo PRE- SERVAÇÃO DRENAGEM 1200 o escoamento de ar a partir do soprador de ar 51 através da linha de ar 54 pode ser fechado não operando o soprador de ar 51 e/ou fechando a válvula de isolamento de ar 55.

Depois que o operador inicia o modo PRESERVAÇÃO 1100, uma seqüência regular drenagem lavagem é realizada como apresentado acima no modo DRENAGEM LAVAGEM 800 para remover todos os materi- ais do módulo de filtração por membrana 40. O módulo de filtração por membrana 40 pode ser isolado de serviço (se existe mais do que um no sis- tema como visto na figura 12) e uma solução química de preservação é in- troduzida através do sistema de retrolavagem, isto é, da bomba de retrola- vagem 77 e da válvula de controle de retrolavagem 78, funcionalmente da mesma maneira como nos modos CEC1 e CEC2. Em outras palavras, o modo PRESERVAÇÃO opera em uma maneira similar como os modos CEC1 e CEC2 com a exceção que a duração do embebimento no modo PRESERVAÇÃO é indefinida.

A figura 1 mostra uma modalidade do sistema 10 no qual existe uma fonte química de preservação 120 com uma linha de escoamento 121 que conecta a fonte de produto químico de preservação 120 a uma bomba dosadora de produto químico de preservação 123. Uma linha de escoamen- 30 to 124 pode conectar a bomba dosadora de preservação 123 à linha de es- coamento 79 e pode incluir uma válvula de controle de produto químico de preservação 122. A solução de preservação pode ser qualquer solução ade- quada, tal como a 1% em peso de bisulfito de sódio (NaHSOa) e/ou metabi- sulfito de sódio (Na2SaOs) Adicionalmente um agente de redução forte pode ser utilizado para impedir crescimento biológico no sistema.

Para operar o modo preservação 1100 o modo DRENAGEM 5 LAVAGEM 800 é primeiro realizado. Uma vez que o modo DRENAGEM LA- VAGEM 800 está completo, o módulo de filtração por membrana 40 pode ser isolado completamente fechando todas as válvulas, a válvula de circulação 32, a válvula de controle de linha de retorno 84, a válvula de dreno 38, a vál- vula de controle de permeado 75, a válvula de controle de retrolavagem 78, 10 as válvulas de controle de solução de produto químico de limpeza 82' e 82 ", e a válvula de controle de produto químico de preservação 122, como visto na etapa 1102.

Em seguida, a válvula de controle de retrolavagem 78 é aberta, a bomba de retrolavagem 77 é energizada e a válvula de controle do tanque 83 é aberta na etapa 1104. Como resultado permeado é deixado escoar do tanque de armazenagem 90 através da bomba de retrolavagem 77, através da válvula de controle de retrolavagem 78 e para o interior do módulo de filtração de membrana 40 na direção inversa de escoamento normal. Como mencionado anteriormente, a bomba de retrolavagem 78 pode incluir mais do que uma bomba, por exemplo, três bombas podem ser utilizadas. A vista disto, o número de bombas de retrolavagem 78 pode ser um ou mais do que um para o modo PRESERVAÇÃO. Simultaneamente a bomba dosadora de produto químico de preservação 123 é energizada e a válvula de controle de solução química de preservação 122 é aberta. Os produtos químicos a partir da fonte de produto químico de preservação 120 são dosados diretamente para o escoamento de retrolavagem por um período de tempo ajustado, de modo a encher o módulo de filtração por membrana 40. Depois do período de tempo ajustado, a bomba dosadora de produto químico de preservação 123 é desenergizada e a válvula de controle de solução química de preser- vação 122 é fechada na etapa 1106. O permeado é deixado continuar por um breve período depois que a dosagem química está completa na etapa 1106 (conhecida como a etapa de escoamento de retrolavagem pós- dosagem de preservação) para lavar a solução de produto químico de pre- servação para fora da tubulação de retrolavagem, isto é, linhas de escoa- mento 71, 74 e 79, e para o interior do módulo de filtração por membrana 40. Depois deste período de tempo a bomba de retrolavagem 70 é desligada e a 5 válvula de controle de retrolavagem 78 e fechada na etapa 1108.

O módulo de filtração por membrana 40 é deixado embeber por um período de tempo na etapa 1108 (conhecida como a etapa de embebi- mento químico de preservação). O tempo de embebimento pode ser variado contudo, depois de aproximadamente e 30 a 90 dias o sistema deveria ser 10 represervado quando em armazenagem de longo prazo, isto é, o módulo de filtração por membrana 40 deveria ser drenado abrindo a válvula de dreno 38 na etapa 1110 e enchido com produtos químicos de preservação frescos, retornando para a etapa 1102. Um exemplo de parâmetros operacionais to- mados como exemplo do modo PRESERVAÇÃO de operação são forneci- 15 dos na Tabela 6 abaixo. Como com os parâmetros operacionais fornecidos nos outros modos estes parâmetros são somente exemplos, e outros parâ- metros podem ser utilizados com base no rendimento operacional desejado ou produção desejada do sistema. Tabela 6: Parâmetros operacionais para o modo PRESERVAÇÃO Parâmetro operacional Faixa operacional Comentários Escoamento bruto de dosagem de produto quími¬ 191 Somente uma bomba de retrolavagem precisa ser utilizada. co de preservação (gpm) Fluxo bruto de dosagem de produto químico de 88 Somente uma bomba de retrolavagem precisa ser utilizada preservação (gfd) Duração de dosagem do produto químico de pre¬ 90-300 Baseada na configuração do sistema servação (s) Concentração de produto químico de preservação 1% em peso de Um agente de redução forte pode ser utilizado para imperdir Na2S2O5 biocrescimento no sistema. Escoamento de retrolavagem com base em pós - 191 Somente uma bomba de retrolavagem precisa ser utilizada. dosagem de preservação (gpm) Duração de retrolavagem de preservação(s) com 1-15 Mutável com base na configuração do sistema. base em pós-dosagem Período de embebimento permissível (dias) 30-90 O sistema deveria ser preservado a cada 30-90 dias quando reaermazenagem de longo prazo. Em outra modalidade a fonte de produto químico de preservação 120, a linha de escoamento 21, a bomba dosadora de produto químico de preservação 123 e a linha de escoamento 124, podem ser removidos e a solução química de preservação pode ser colocada em qualquer dentre a 5 primeira fonte de produto químico 80' com sua introdução para o sistema sendo facilitada pela bomba dosadora 86' e válvula de controle 82' ou a se- gunda fonte de produto químico 80" com sua introdução para o sistema sen- do facilitada pela bomba dosadora correspondente 86' e válvula de controle 82".

Uma vez que seja determinado pelo operador colocar o módulo

de filtração por membrana 40 de volta ao serviço depois de estar no modo PRESERVAÇÃO 1100, o modo PRESERVAÇÃO DRENAGEM 1200 é inici- ado como descrito abaixo.

MODO PRESERVAÇÃO DRENAGEM 1200 Na conclusão do tempo de embebimento uma etapa de drena-

gem 1112 pode ser iniciada (conhecida como etapa de drenagem CEC) na qual todas as válvulas são fechadas (as válvulas de controle 34, 75, 78, 82', 82" e 84) exceto a válvula de dreno 38 e a válvula de descarga opcional 85, e todas as bombas estão ainda paradas. Assim o módulo de filtração por 20 membrana 40 é deixado drenar por gravidade de tal modo que qualquer so- lução de produtos químicos restantes a partir do modo PRESERVAÇÃO po- de drenar a partir do módulo de filtração por membrana 40 para fora do difu- sor 41, para a linha 37 e para fora do dreno 39. Esta etapa de drenagem de PRESERVAÇÃO pode ser realizada por cerca de 10 a 60 segundos antes 25 que a válvula de drenam e a válvula de descarga 85, se aplicável, sejam fe- chadas na etapa 1114. O modo PRESERVAÇÃO DRENAGEM 120 prosse- gue para o modo DESLIGADO 300 seguido pelo modo FILTRAÇÃO 400.

Em uma modalidade uma retrolavagem opcional pode ser reali- zada depois da etapa 1114, como detalhado no modo RETROLAVAGEM 600 acima.

O MODO EPARADA 1300

O modo EPARADA é o modo de parada em emergência que é utilizado para parar imediatamente todo o equipamento no evento de uma emergência. O modo pode ser ativado comprimindo um comutador de emer- gência tal como um comutador do tipo cogumelo localizado na frente do con- trolador 100. O módulo EPARADA imediatamente desenergiza todo o equi- 5 pamento e fecha todas as válvulas a despeito do modo operacional, ou quaisquer outras condições. Uma vez que o modo EPARADA seja ativado o modo DRENAGEM LAVAGEM deveria ser realizado antes de retornar o sis- tema ao serviço, isto é, para o modo FILTRAÇÃO.

Em adição às modalidades descritas acima, o sistema 10 pode também incluir diversos outros aspectos tais como diversos alarmes utiliza- dos para verificar o estado dos diversos componentes do sistema. Por e- xemplo, um alarme de nível baixo de tanque de armazenagem pode alertar o operador que o permeado no tanque de armazenagem 90 está muito baixo, ou não pode fornecer volume suficiente para um ciclo de retrolavagem com- pleto para o módulo de filtração por membrana. Um alarme de falha de bom- ba de circulação pode ser gerado por contatos secos a partir da bomba ou de uma perda do sinal de medição de escoamento de circulação (se o sis- tema 10 está assim equipado). O controlador poderia chamar automatica- mente um modo PARADA ou DRENAGEM LAVAGEM para o módulo de filtração por membrana 40 servido pela bomba ofendida. Um alarme de falha de soprador pode ser gerado por uma perda de pressão de escoamento de ar para o módulo de filtração por membrana 40. Um alarme de falha de bomba de retrolavagem pode ser gerado por contatos secos a partir da bomba de permeado ou de uma perda de escoamento de permeado e/ou pressão a partir do módulo de filtração por membrana 40. Em tal caso, o controlador pode iniciar os modos PARADA ou DRENAGEM LAVAGEM para o módulo de filtração por membrana afetado. Um alarme de nível de produto químico CEC pode ser gerado por um tanque de comutador de tanque de nível de produto que ecoa nas primeira e segunda fontes de produto químico de limpeza se não há solução de produto químico suficiente para o procedi- mento de limpeza química, o que irá impedir que os modos CEC sejam ati- vados. Também alarmes de falha de válvula podem ser utilizados para de- tectar uma falha de diversas válvulas.

Durante a operação do sistema 10 diversos parâmetros podem ser monitorados e/ou calculados e armazenados pelo controlador 100 em quaisquer intervalos, de maneira contínua ou em intervalos predetermina- 5 dos. Os parâmetros monitorados são determinados por diversos sinais a par- tir de diversos detectores. Os parâmetros monitorados podem incluir o esco- amento de alimentação, o volume de alimentação ou o escoamento de retro- lavagem, o volume de retrolavagem, o consumo da primeira solução de pro- duto químico de limpeza ou consumo da segunda solução de produto quími- 10 co de limpeza, a turbidez do permeado, a pressão de alimentação e a pres- são do permeado. As variáveis calculadas podem incluir a pressão TMP du- rante a filtração, a pressão TMP durante a retrolavagem, o fluxo durante a filtração, o fluxo durante a retrolavagem, a permeabilidade, a permeabilidade média diária, a permeabilidade máxima diária, a permeabilidade mínima diá- 15 ria, a inclinação (tendência) da permeabilidade diária, a inclinação da per- meabilidade semanal, a inclinação diária, a inclinação da permeabilidade mínima diária, o tempo de filtração total, a produção bruta diária, o número de retrolavagens, o volume de retrolavagem diária e o volume de filtração média, o tempo de filtração médio, o número de modos CEC1 realizados, o 20 número de modos CEC2 realizados e a produção líquida diária. Adicional- mente, o controlador pode monitorar e registrar a ocorrência de alarmes, o tipo de alarme, a data e a hora e quaisquer mudanças nos ajustes, tais como tipo de mudança da data, hora e número do operador.

Dada a descrição da presente invenção, alguém versado na téc- 25 nica poderia apreciar que podem haver outras modalidades e modificações dentro do espírito e escopo da invenção. Por exemplo, a figura 11 mostra outra modalidade da presente invenção na qual a bomba 77 da linha de es- coamento 74 é conectada à linha de entrada 33 que conduz ao difusor 41 ao invés das linhas de escoamento 71 e 72. Em tal modalidade, os escoamen- 30 tos durante o modo RETROLAVAGEM 600, modo DRENAGEM LAVAGEM 800, modo CEC1 900, modo CEC2 1000 e o modo PRESERVAÇÃO 1100 são tratados diferentemente em que o escoamento do permeado que escoa durante a retrolavagem dos modos RETROLAVAGEM e DRENAGEM LA- VAGEM, o permeado e soluções de produto químico de limpeza para os modos CEC1 e CEC2 ou permeado e a solução de produto químico de pre- servação para o modo PRESERVAÇÃO poderiam correr na direção do líqui- 5 do de alimentação no modo FILTRAÇÃO. Em outras palavras, o permeado poderia escoar para o difusor 41 e através do restante do módulo de filtração por membrana 40 ao invés de na direção oposta do modo FILTRAÇÃO, isto é, nas linhas de saída 71 e 72. O escoamento pode então sair fora do módu- lo de filtração por membrana através das linhas 71 e 72. O escoamento pode 10 então ir para o ramal T 36' direto antes da válvula de controle de permeado 75. Durante o modo RETROLAVAGEM 600 o modo DRENAGEM LAVAGEM 800, o modo CEC1 900, o modo CEC2 1000 e o modo PRESERVAÇÃO 1100, a válvula de controle de permeado 78 deveria estar fechada enquanto a válvula de dreno 31' está conectada ao ramal T 36' de tal modo que o flui- 15 do de retrolavagem, o fluido de lavagem, as soluções químicas de limpeza e/ou a solução de produto químico de preservação deveriam esvaziar para o dreno 39' ao invés do dreno 39 ou o tanque de armazenagem 90. Natural- mente a válvula de dreno 38 deveria ser operada durante a etapa de drena- gem do modo DRENAGEM LAVAGEM e do modo PRESERVAÇÃO DRE- 20 NAGEM, porém a válvula de dreno 38 deveria ser fechada durante os outros momentos durante o módulo RETROLAVAGEM 600, o modo DRENAGEM LAVAGEM 800, o modo CEC1 900, o modo CEC2 1000 e o modo PRE- SERVAÇÃO 1100.

Em ainda outra modalidade da presente invenção, uma plurali- 25 dade de módulos de filtração por membrana 40 podem ser utilizados como visto na figurado 12, (um ou mais sopradores de ar e suas linhas de ar de conexão foram removidas para clareza). Nesta modalidade uma pluralidade de válvulas de controle de permeado 75, uma pluralidade de válvulas de dreno 38, uma pluralidade de válvulas de circulação 34, uma pluralidade de 30 válvulas de controle de retrolavagem 78, podem ser utilizadas para isolar um módulo de membrana de filtração particular 40 para um processo particular tal como o modo RETROLAVAGEM ou o modo DRENAGEM LAVAGEM quando tais modos são desejados enquanto os outros módulos de filtração por membrana 40 podem permanecer em operação, isto é, no modo FIL- TRAÇÃO.

Outras modalidades e modificações também estão dentro do 5 escopo e espírito da invenção. Consequentemente, todas as modificações alcançáveis por alguém versado na técnica a partir da presente descrição dentro do escopo e espírito da presente invenção devem ser incluídas como outras modalidades da presente invenção. O escopo da presente invenção deve ser definido como descrito nas reivindicações a seguir.

Claims

1. Método de operar um sistema de tratamento de água servida em biorreator de membrana, cujo sistema compreende um biorreator de um ou mais módulos de filtração por membrana, cada módulo tendo uma extre- midade proximal e uma extremidade distai e abrigando uma pluralidade de filtros de membrana, no qual afluente é introduzido no biorreator e a partir do biorreator um líquido de alimentação é obtido, o qual é introduzido por sua vez para a extremidade proximal de um ou mais módulos de filtração por membrana, uma porção substancial de cujo líquido de alimentação é recupe- rada a partir da extremidade distai dele e retornada para o biorreator, porém, no mínimo uma porção dos líquidos de alimentação é deixada passar de um lado da dita pluralidade de filtros de membrana para fora em um seu lado oposto para fornecer um permeado, dito método compreendendo: interromper a introdução do dito líquido de alimentação para dita extremidade proximal de um ou mais módulos de filtração por membrana; permitir que no mínimo uma porção do dito líquido de alimenta- ção presente em um ou mais módulos de filtração por membrana drene jun- tamente com no mínimo uma porção de qualquer resíduo que possa ter a- cumulado em dito um lado da dita pluralidade de filtros de membrana; e retomar a introdução do dito líquido de alimentação para dita extremidade proximal de um ou mais módulos de filtração por membrana.

2. Método de acordo com a reivindicação 1, no qual a introdução do dito líquido de alimentação é interrompida fechando uma válvula de en- trada.

3. Método de acordo com a reivindicação 1, no qual no mínimo uma porção de dito líquido de alimentação é deixada drenar pela ação da gravidade.

4. Método de acordo com a reivindicação 2, no qual no mínimo uma porção do dito líquido de alimentação é deixada drenar abrindo uma válvula de dreno.

5. Método de acordo com a reivindicação 1, que ainda compre- ende, antes da retomada da introdução do dito líquido de alimentação, lavar dita pluralidade de filtros de membrana, fazendo com que no mínimo uma porção do dito permeado escoe do dito lado oposto da dita pluralidade de filtros de membrana e para fora do seu lado, ou escoe a partir de um lado da dita pluralidade de filtros de membrana e para fora do seu lado oposto.

6. Método de acordo com a reivindicação 5, que ainda compre- ende introduzir uma primeira solução química para um ou mais módulos de filtração por membrana.

7. Método de acordo com a reivindicação 6, que ainda compre- ende introduzir uma segunda solução química para um ou mais módulos de filtração por membrana.

8. Método de acordo com a reivindicação 6, no qual a primeira solução química compreende um ou mais de hipoclorito, ácido, cáustico, sur- factante ou qualquer combinação deles.

9. Método de acordo com a reivindicação 7, no qual a segunda solução química compreende um ou mais de hipoclorito, ácido, cáustico, sur- factante ou qualquer combinação deles.

10. Método de acordo com a reivindicação 1, no qual a introdu- ção do dito líquido de alimentação é interrompida no mínimo uma vez para cada 6 horas de operação contínua do dito sistema de tratamento de água servida com biorreator de membrana.

11. Método de manter um módulo de filtração por membrana que tem uma extremidade proximal e uma extremidade distai, dito módulo abri- gando um ou mais filtros de membrana tubulares através dos quais uma porção substancial de um líquido de alimentação é deixada escoar para a extremidade proximal e para fora da extremidade distai do módulo de filtra- ção por membrana, e no qual no mínimo uma porção do líquido de alimenta- ção é deixada passar de um lado de um ou mais filtros de membrana e para fora em um lado oposto dele para fornecer um permeado, o método compre- endendo: interromper o escoamento de líquido de alimentação, permitir que a no mínimo uma porção do dito líquido de alimen- tação presente no módulo de filtração por membrana drene a partir dele jun- tamente com no mínimo uma porção de qualquer resíduo que possa ter a- cumulado em um lado de um ou mais filtros de membrana tubulares; lavar um ou mais filtros de membrana tubulares permitindo que uma quantidade efetiva de permeado escoe a partir do dito lado oposto de um ou mais filtros de membrana tubulares e para fora de um lado, ou escoe a partir do dito um lado do um ou mais filtros de membrana tubulares e para fora do dito outro lado oposto; e retomar o escoamento de líquido de alimentação.

12. Método de acordo com a reivindicação 11, no qual uma quantidade efetiva de permeado se situa desde cerca de 0,05X até cerca de 10X do volume total do módulo de filtração por membrana.

13. Método de acordo com a reivindicação 11, no qual a etapa de lavar é realizada durante ou depois que a no mínimo uma porção do dito líquido de alimentação é deixada drenar.

14. Método de acordo com a reivindicação 13, no qual a no mí- nimo uma porção do dito líquido de alimentação é deixada drenar abrindo uma válvula de dreno posicionada abaixo de um ou mais filtros de membra- na tubulares e abrindo uma descarga posicionada acima do mesmo.

15. Sistema de filtração de água servida por membrana que compreende: um ou mais módulos de filtração por membrana que tem uma extremidade proximal e uma extremidade distai, cada módulo abrigando um ou mais filtros de membrana tubulares; no mínimo uma entrada para introduzir líquido de alimentação; no mínimo um dreno posicionado abaixo de um ou mais filtros de membrana tubulares; no mínimo uma primeira saída para reciclar uma porção subs- tancial de líquido de alimentação introduzido; no mínimo uma segunda saída para recuperar permeado; e no mínimo um controlador configurado para (i) interromper a in- trodução de líquido de alimentação, (ii) permitir que a no mínimo uma porção de líquido de alimentação presente em um ou mais módulos de filtração por membrana drene a partir dele e (iii) permitir que a no mínimo uma porção de permeado recuperado lave de volta um ou mais filtros de membrana tubula- res.

16. Sistema de tratamento de água servida de acordo com a rei- vindicação 15, que ainda compreende uma primeira bomba para alimentar o líquido de alimentação para a no mínimo uma entrada e uma válvula de cir- culação em comunicação direta com a primeira bomba, e o controlador é configurado para fechar a válvula de circulação para interromper a introdução do líquido de alimentação.

17. Sistema de tratamento de água servida de acordo com a rei- vindicação 15, que ainda compreende uma segunda bomba em comunica- ção direta com a segunda saída e uma válvula de drenagem em comunica- ção direta com o no mínimo um dreno.

18. Sistema de tratamento de água servida de acordo com a rei- vindicação 17, no qual o controlador é configurado para ligar a segunda bomba enquanto a válvula de drenagem está aberta.

19.Sistema de tratamento de água servida de acordo com a rei- vindicação 17, no qual o controlador é configurado para fechar a válvula de drenagem antes de ligar a segunda bomba.

20. Sistema de filtração de água servida por membrana de acor- do com a reivindicação 17, que ainda compreende um soprador de ar para introduzir ar na vizinhança da extremidade proximal de um ou mais módulos de filtração por membrana, e o controlador é configurado para controlar o soprador de ar para operar enquanto a válvula de drenagem está aberta, a segunda bomba está em operação, ou qualquer combinação delas.

21. Sistema de tratamento de água servida de acordo com a rei- vindicação 17, que ainda compreende uma fonte de solução química e vál- vula de escoamento de produto químico em comunicação direta com a se- gunda bomba, e o controlador é configurado para abrir a válvula de escoamento de produto químico e para operar a segunda bomba.

22. Sistema de filtração de água servida por membrana de acor- do com a reivindicação 15, que ainda compreende um soprador de ar para introduzir ar na vizinhança da extremidade proximal do um ou mais módulos de filtração por membrana.

23. Sistema de filtração de água servida por membrana de acor- do com a reivindicação 22, no qual o soprador de ar é configurado para in- troduzir ar de maneira contínua.

24. Sistema de filtração de água servida por membrana de acor- do com a reivindicação 22, no qual o soprador de ar é configurado para in- troduzir ar de maneira intermitente.

25.Sistema de filtração de água servida por membrana de acor- do com a reivindicação 22, no qual o soprador de ar é conectado à extremi- dade proximal de um ou mais módulos de filtração por membrana através de um dispositivo de distribuição e no qual o sistema de filtração ainda compre- ende um dispositivo de limpeza para lavar o dispositivo de distribuição com no mínimo um de um líquido e uma corrente de ar.

26. Sistema de filtração de água servida por membrana de acor- do com a reivindicação 22, no qual no mínimo um controlador é configurado para ajustar automaticamente uma quantidade de ar que está sendo soprada pelo soprador de ar como uma função de um parâmetro operacional da membrana.