CS219540B1 - Celoplastový samonosný stavebnicový rotační biokontaktor pro čištění odpadních vod - Google Patents

Description

Vynález řeší celoplastový samonosný stavebnicový rotační biokontaktor pro čištění odpadních vod s vysokou účinností při malé energetické náročnosti.

Pro mechanicko-biologické čistírny odpadních vod se využívá s výhodou principu soustavy kotoučů nejčastěji z plastů, které se otáčejí na společné hřídeli a střídavým namáčením do odpadní vody a pobytem smočeného povrchu, který má být co největší, na vzduchu se vytvářejí optimální podmínky pro nárůst biomasy na povrchu, a tedy i účinné čištění odpadní vody pomocí mikroorganismů. Dosud se vyrábějí kotouče do rotačních biokontaktorů z plastů pro velké výkony čistíren odpadních vod, tedy i o větších průměrech, z polotovarů plastových desek, které se vytvarovávají do tvarů, umožňujících sestavením desek na společné hřídeli vytvořit konstrukci kanálků nebo meziprosíor tak, aby se desky vzájemně dotýkaly v mnoha plochách svých výstupků. V těchto plochách, respektive četných ploškách, jsou to tisíce malých plošek, se bud svaří, nebo se desky ve tvarech samostatných segmentů zakládají volně do předem připravené kovové konstrukce, která je vytvořena pro jednu nebo více biozón. Nevýhodou konstrukcí těchto biokontaktů je to, že vyžadují buď samostatnou zpevňující konstrukci, což je náročné výrobně a má nevýhodu v malé životnosti z důvodu koroze, nebo jsou řešeny v samonosném provedení konstrukce, jejíž realizace však vyžaduje speciální unikátní zařízení pro svařování v několika tisíci bodech pro každou desku. Kromě vysokých nároků na technologii výroby kotoučů nebo dílců, z kterých ss sestavují a zejména jejich kompletaci do svazků pro biozónu, js-ou tyto desky hladké, mají konstantní rozteč kotoučů, přičemž tím, že se opírají vzájemně o sebe a že plochy sousedních kotoučů od stykového místa se poznenáhlu oddalují a tím se vytvářejí podmínky pro rychlé zarůstání tohoto prostoru, čímž se ztrácí určitá část funkčního povrchu. Pro provozování technologií čištění odpadních vod, kde se může realizovat bližší vzdálenost kotoučů, například pro nitrifikaci, se ztrácí na obestavěný prostor biozóny funkční plocha. Kromě toho je výměna vzduchu v polouzavřených prostorech, vytvořených kanálky ve směru soustředných kružnic nebo v úzkých prostorech, dotýkajících se výstupků sousedních kotoučů podstatně zhoršena, čímž se snižuje intenzita narůstání biomasy na kotoučích. Při aplikaci pohonu biokontaktoru vzduchem se používá konstrukce přívodu vzduchu děrovanou trubkou ve spodní části biokontaktoru, odkud je vzduch, vytlačován, respektive dávkován do odpadní vody a při stoupání vzhůru je zachycován kapsami, umístěnými po obvodu biokontaktoru. Tím se vytváří nejen pohon biokontaktoru, ale přivádí se další kyslík mezi kotouče, který však rychle uniká příčními kanály vzhůru.

Pro malé biokontaktory vyhovuje rotační biologický kontaktor, z plastu, sestávající ze samonosných celoplastových monolitických kotoučů, které mají většinu povrchu rozčleněnu vytvořením šachovnicově střídavě orientovanými výstupky a prohlubněmi jehlanovitých nebo kuželovitých tvarů s přepážkami a v obvodových částech kotouče výztuhami ve tvaru soustředných kružnic. Tato konstrukce však pro průměry nad 1 m nevyhovuje a kromě toho se jeví jako energeticky výhodný pohon vzduchem, který současně i urychluje proces vytváření biomasy.

Všechny tyto nevýhody řeší celoplastový samonosný stavebnicový rotační biokontaktor pro čištění odpadních vod podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že je vytvořen ze segmentů ve tvaru výsečí, vyztužených nejméně dvěma žebry ve směru od středu k obvodu a jehož střídavé výstupky a prohlubně jsou vůči sousedním kotoučům v ekvidistanci, přičemž výztužná žebra segmentů jednotlivých kotoučů na sebe doléhají a tvoří pevným spojením jednolitý tuhý biokontaktor na společné hřídeli. V obvodové části stavebnicového kotouče přechází tvarovaná část výstupků a prohlubní v deskovitý obvod, který má jednu nebo obě strany vystupující nesouvislé žebrovité výběžky, které ze dvou sousedních kotoučů vytvářejí pomocí příčného žebírka polouzavřené komůrky. S výhodou mohou mít axiální vyztužovací žebra střídavě v příčném směru vybrání o hloubce nejméně 20 % výšky žebra, přičemž krajní axiální vyztužující žebra segmentu kotouče mají podélné drážky, které vytvoří po spojení segmentů kanál. Vnitřní žebra s výhodou mohou být opatřena kanálem pro přívod vzduchu. Kromě toho jsou blíže k ose stavebnicového kotouče než k obvodu kotouče vytvořena křížová žebra, která vytvářejí po spojení kotoučů pravoúhlé nádobky. Jednotlivé segmenty jsou v celé své konstrukci vytvořeny monolitně s lehčením jádra hmoty.

Výhodou biokontatoru stavebnicové konstrukce v celoplastovém provedení je předně možnost ekonomické sériové výroby s možností projektování typizovaných řad čistíren odpadních vod s různou technologií. Univerzálnost konstrukce umožňuje vysokou účinnost biokontaktoru ať s pohonem elektrickým přes převody nebo vzduchovým pomocí vzduchu, eventuálně kyslíku kanálky ve vyztužujících žebrech do labyrintového systému polouzavřených komůrek, čímž se vytváří delší dráha vzduchu a jeho působení na větší specifický povrch. Nádobky, vytvořené křížovými žebry, umožňují smáčení i střední části kotouče, který není ponořen a kromě toho stékáním po povrchu vynořené části biokontaktoru se intenzifikuje okysličování odpadní vody. Další výhody jsou v ekonomické výrobě, která spočívá v možnosti poloautomatického až automatického vstřikování jednotlivých segmentů s výhodou strukturního vstřikování a dále v jednoduché kompletaci relativně konstrukčně složitého biokontaktoru, splňujícího požadavky na optimalizaci režimu a univerzálnosti. Kromě toho tuhost a přesnost výstřiků a kompletů umožňuje relativně velké mechanicko-fyzikální namáhání biokontaktoru v provozu a nevyžaduje další údržbu a kontrolní systémy pro bezporuchový provoz.

Příkladná provedení celoplastového samonosného stavebnicového rotačního biokontaktoru pro čištění odpadních vod jsou znázorněna na obr. 1 a 2. Biokontaktor sestává z kompletu kotoučů, které jsou vytvořeny ze stejných segmentů, spojených mechanicky nebo svařením s výhodou pomocí tavícího zrcadla. Segmenty jsou vyrobeny technologií strukturního vstřikování z polypropylenu, polyetylénu, jejich kopolymerů nebo i jiných plastů.

Obr. 1 představuje boční pohled na kotouč nasazený na hřídeli 14. Kotouč je sestaven ze čtyř segmentů 1, které mají další vyztužovací žebra 3. Jednotlivé segmenty 1 jsou svařeny v kotouč, který má uprostřed náboj 2, z kterého vybíhají vyztužovací žebra 3. Prostor mezi žebry 3 je vyplněn tvarovanou částí G výstupků a prohlubní, která přechází směrem k obvodu v deskovitý obvod kotouče, který je rozčleněn nesouvislými žebrovitými výstupky 8 ve tvaru soustředných kružnic a příčnými žebírky 9, zejména u nejkrajnějších částí obvodu v polouzavřené komůrce 10. Směrem ke středu kotouče je v prostoru tvarované části 6 výstupků a prohlubní s výhodou vytvořeno křížové žebrování 11, které umožňuje při otáčení kotouče nabírání odpadní vody. Pro utěsnění mezi náboji 2 je vloženo mezi tyto pryžové těsnění 13. Při pohonu biokontaktoru vzduchem se pro jeho rozvod mohou vytvořit ve vyztužujících žebrech podélné drážky 4 — u okrajových segmentů 1 a/nebo kanálky 5 u vnitřních segmentů 1.

Obr. 2 představuje částečný řez kolmo ke kompletovaným kotoučům biokontaktoru. Na obrázku je schematicky znázorněno uspořádání detailů konstrukce kotoučů, svařených z jednotlivých segmentů 1, které jsou navlečeny na hřídeli 14 a při rozdělení do jednotlivých biozón tvoří vždy ucelené bloky, přičemž každý blok tvoří kompaktní celek z mechanicky spojených nejlépe svařených kotoučů, které se dotýkají ve vyztužujících žebrech 3, které mohou mít vybrání 12 pro snadnější proudění odpadní vody při otáčení biokontaktoru a dále do219540 týkajících se, nebo svařených v nesouvislých žebrovitých výstupcích 8 a příčných žebírkách 9, stejně tak i v křížových žebrech 11. Okrajové části kotouče, charakterizované deskovitým obvodem 7 s výše uvedenými nesouvislými žebrovitými výstupky 8 přechází směrem dovnitř kotouče ve tvarovanou část 6 výstupků a prohlubní, která si zachovává mezi jednotlivými kotouči stálou ekvidistanci a přechází v kontakt jen v částech křížových žeber 11. Takto kompletovaný biokontaktor z unifikovaných segmentů 1 pro jednotlivé typorozměry umožňuje sestavovat takové komplety, které optimálně vyhovují podmínkám technologie čištění odpadní vody. Takto zhotovené segmenty, kotouče a biokontaktory, s průměrem až do 3,5 m mohou být použity jak pro stavbu stavebnicových čistíren pro čištění odpadních vod s lokality pro 100 ekvivalentních obyvatel, až po mohutné komplexy velkočistíren, anebo intenzifikaci stávajících čistíren.

Vysoká ekonomická efektivnost je nejen ve výrobě tohoto celoplastového stavebnicového rotačního biokontaktoru, ale i v užitných vlastnostech, kde jeho tuhost, kompaktnost a minimální náročnost na provozní údržbu, stejně tak i možnost efektivního využití pohonu vzduchem s minimálními energetickými požadavky při vysoké účinnosti umožní racionálně řešit typizované projekty a realizovat výrobu čistíren odpadních vod velice rychlým průmyslovým způsobem s minimálními nároky na stavební práce.

Claims (7)

1. PŘEDMĚT

   1. Celoplastový samonosný stavebnicový rotační biokontaktor pro čištění odpadních vod, s vysokým specifickým povrchem, střídavými výstupky a prohlubněmi ve tvaru komolých jehlanů nebo kuželů a s mikrodesénem na povrchu, vyznačený tím, že je vytvořen ze segmentů (1) ve tvaru výsečí, vyztužených nejméně dvěma žebry (3) ve směru od středu obvodu, přičemž prostor mezi žebry (3) je vyplněn tvarovanou částí (6) s výstupky a prohlubněmi, které jsou vůči sousedním kotoučům biokontaktoru v ekvidistanci, přičemž výztužná žebra (3) segmentů (1) jednotlivých kotoučů na sebe doléhají a tvoří pevným spojením jednolitý tuhý biokontaktor na společné hřídeli (14).
2. 2. Celoplastový samonosný stavebnicový rotační biokontaktor podle bodu 1, vyznačený tím, že v obvodové části stavebnicového kotouče přechází tvarovaná část (6) výstupků a prohlubní v deskovitý obvod (7), který má na jednu nebo na obě strany vystupující nesouvislé žebrovité výběžky (8), které ze dvou sousedních kotoučů vytvářejí pomocí příčného žebírka (9) polouzavřené komůrky (10).
3. 3. Celoplastový samonosný stavebnicový

   YNÁLEZU rotační biokontaktor podle bodů 1 a 2, vyznačený tím, že vyztužující žebra (3) mají střídavě v příčném směru vybrání (12) o hloubce nejméně 20% výšky žebra (3).
4. 4. Celoplastový samonosný stavebnicový rotační biokontaktor podle bodů 1 až 3 vyznačený tím, že vyztužující žebra (3) na kraji segmentu (1) kotouče mají podélnou drážku (4), tvořící po spojení dvou sousedních segmentů (1) kanál (5).
5. 5. Celoplastový samonosný stavebnicový rotační biokontaktor podle bodů 1 až 4, vyznačený tím, že kanál (5) je vytvořen i v dalších žebrech segmentu (1) kotouče.
6. 6. Celoplastový samonosný stavebnicový rotační biokontaktor podle bodů 1 až 5, vyznačený tím, že ve tvarované části (6) výstupku a prohlubní jsou vytvořena křížová žebra (11), která po kompletaci kotoučů vytvářejí polouzavřené komůrky (10).
7. 7. Celoplastový samonosný stavebnicový rotační biokontaktor podle bodů 1 až 6, vyznačený tím, že jednotlivé segmenty (1) stavebnicového biokontaktoru jsou vytvořeny monolitně s lehčením jádra vypěněním, aplikovaného plastu jako je například polypropylen, polyetylén apod.