CS265214B2 - Plastová vložka pro biologickou úpravu kapalin - Google Patents

Abstract

Plastová vložka pro biologickou úpravu kapalin sestává ze skupiny profilových desek, spojených do celku bez použití lepidla a opatřených konvexními a konkávními žebry, přičemž mezi sousedními profilovými deskami jsou vytvořeny nakloněné kanálky se zvlněnými stěnami. Profilové desky jsou vytvořeny z profilů M, jejichž spojovací přímky a středové přímky jsou nepřerušované v celé výšce vložky a svírají se svislici úhel nejvýše 30°. Zvlněné stěny jsou tvořeny žebrovanými povrchy, vytvarovanými pouze na ramenech profilů M, přičemž po obou stranách spojovacích přímek jsou rovinné pásy bez žeber. Podle výhodného provedení jsou desky spojeny navzájem v opačných polohách, takže ramena profilů M končí ve stykových bodech. Podle jiného provedení jsou desky uspořádány ve stejných polohách a posunuty o 1/2 profilu M, takže ramena profilu M na jedné desce leží ve žlábku v horní části profilu M sousední desky.

Description

Vynález se týká plastové vložky pro náplně zařízení na úpravu tekutin, sestávající ze soustavy desek, opatřených konkávními a konvexními žebry, přičemž v úhlu mezi dvojicemi sousedních, navzájem spojených desek jsou vytvořeny zvlněné strany.

Jak známo, kvalita vody je závislá na jejích fyzikálních, chemických a biologických vlastnostech. Ochrana kvality vody, a odpovídající účinnost čištění odpadních vod se staly postupně jedním ze základních problémů ochrany životního prostředí zejména v posledních letech.

Jsou známy různé technologické postupy na čištění vody a odpadních vod fyzikálními, chemickými a biologickými procesy. Při biologických procesech jsou používána tak zvaná odkapávací tělesa, která jsou nasazována zejména do primární fáze několikastupňového čisticího procesu na čištění odpadních vod. Tato tělesa umožňují využití aktivní kalové biologické technologie s vyšší účinností.

Vložky a tělesa pro odkapávací zařízení jsou vytvářena z různého materiálu, v průběhu vývoje se však dospělo postupně k výhradně plastovým vložkám. Vložky jsou uspořádány jedna nad druhou a vytvářejí věžovou soustavu z jednotlivých odkapávacích těles s rozdělovačem vody v horní části této věžové soustavy.

Princip činnosti biologických odkapávacích těles spočívá v tom, že odpadní voda stéká přerušovaným nebo souvislým proudem na biologický film, který se vytváří na povrchu vložek.

Ten způsobuje a vyvolává koagulaci a absorbci nečistot, v jejímž průběhu kultury mikroorganismů, tvořící biologický film, rozpouští složky obsažené ve vodě, které jsou využívány k získávání energie a pro syntézu buněk. Části filmu, které se při nadměrném počtu vytvořených vrstev filmu uvolňují, se shromažďují v sedimentační části, aktivitou odseparovaných enzymů mikroorganismů jsou tyto části rozloženy na takový materiál, který prolíná stěnou buněk a tak se podílí na metabolických procesech.

Kyslík, potřebný pro biologickou oxidaci, se získává ze vzduchu, procházejícího vložkami.

V průběhu stékáni po odkapávacích tělesech se hodnota BSK^ odpadních vod snižuje exponenciálně.

Na vložky a náplně, které jsou používány pro odkapávací tělesa, jsou kladeny některé požadavky: Povrchová plocha, vztažená na jednotku objemu a pokrytá biologickým filmem má být co největší. Současně má být co největší prázdný objem ve vložkách, aby byl dostatečně velký volný průřez pro stékání odpadních vod ve formě souvislého filmu a aby byl zajištěn dostatečný přívod kyslíku. Kromě toho musí být vložky odolné proti chemickým, biologickým a fyzikálním účinkům a musí vykazovat dostatečnou statickou pevnost, aby byl biologický film schopen nést tíhu vody a několika vložkových jednotek, uspořádaných nad sebou.

Dalším samozřejmým požadavkem je možnost jednoduché, snadné a rychlé výroby vložek a stejně tak možnost jejich rychlého a jednoduchého sestavování, provozováni a udržování.

Při řešeni těchto problémů se zrodilo několik známých řešení. Jedna z nejznámějšich verzí je popsána v GB-PS 1 065 612 a 1 080 991. Prvky náplně jsou plastové fólie nebo desky s přímou nebo zakřivenou tvořící přímkou a s varhánkovitě zvlněnou povrchovou plochou. Tyto zvlněné plochy jsou uspořádány vystřídané s rovinnými deskami nebo jejich úseky tak, že prvky jsou uspořádány vzájemně opačně.

Základním nedostatkem těchto konstrukčních provedení je skutečnost, že záměr na zvýšení mechanické pevnosti použitím rovinných desek se na druhé straně projevil v malé specifické 2 3 ploše, která je rovna 85 m /m , což vede k nízké účinnosti.

Je také známo řešení, podle kterého vložky sestávají z desek, zvlněných v pruzích, přičemž desky jsou navíc opatřeny mřížkovými výztužnými prvky v horní části a na dně. Tato soustava není uzavřeným kanálkovým systémem a ačkoliv je specifický povrch těchto prvků větší než u předchozího řešení, mechanická zatížitelnost vložek je nízká.

V DE-PS 1 299 665 je popsána vložka, která sestává podobně z desek, varhánkovitě tvarovaných. Vlny sousedních desek se vzájemně protínají a desky jsou vyrobeny z materiálu, pohlcujícího vlhkost. Specifická povrchová plocha je poměrně malá, mechanická pevnost je nízká a desky nejsou vhodné pro vytváření náplně biologických odkapávacích těles.

Jiné řešení je známo z DD-PS 58 104, podle kterého náplň sestává z lichoběžníkově zvlněných desek. Mezi těmito vlnitými deskami jsou umístěny rovinné desky, opatřené podlouhlými štěrbinami stejně jako vlnité desky. Měrný povrch je malý, mechanická pevnost je nízká a rozsah použití těchto desek je omezen na uvádění kapalin a plynů do vzájemného styku.

Plastická vložková náplň, popsaná v HU-PS 172 169, představuje ve srovnání s předchozími řešeními jistý pokrok. Toho je dosaženo vytvořením soustavy zvlněných průchozích kanálků, oddělených od sebe a majících pravidelný šestiúhelníkový průřez ve všech vodorovných rovinách, proložených alespoň částí vložek. Podélné osy kanálků ve svislé rovině sestávají z protilehlých úseků, sledujících vzájemně alespoň část; zejména dvě sousední strany každého kanálku jsou opatřeny zvlněním, probíhajícím ve směru kolmém na podélnou osu.

3

Tato konstrukce umožňuje zvýšení měrného povrchu na 135 m /m a dává velmi dobré výsledky. Má však dvě základní nevýhody: desky tvořící vložky jsou vzájemně spojovány lepidlem.

To je nákladné, vyžaduje zajištění plniva a jiných přísad, lepicí technologie zvyšuje nebezpečí nehody, protože používaná rozpouštědla jsou jedovatá a představují nebezpečí výbuchu a úniku škodlivých plynů.

Další nevýhoda spočívá v tom, že podélné osy kanálků svírají poměrně značný úhel se svislicí (30 až 50°). Proto v důsledku působení gravitace stéká voda na nižší část kanálků.

To znamená, že zejména v případě značného povrchového zatížení se povrch vložek podílí na intenzivním čištění jen asi 50 % svého celkového povrchu. Z toho důvodu je funkční pružnost náplňové jednotky vůči změnám provozního zatížení poměrně malá a má malý rozsah.

Zanesení, zaplavení nebo jiná závada na vložce vyžadující opravu nebo údržbu se vyskytují poměrně často i při nejopatrnějším provozu biologických odkapávacích těles. Spojování desek lepidlem je nežádoucí také z toho hlediska, že jednotlivé desky potom nemohou být samostatně vyjímány a čištění a údržba jsou ztížené.

Úkolem vynálezu je proto odstranit tyto nedostatky a vyřešit konstrukci plastové vložky na velké zatížení, určené zejména pro odkapávací tělesa biologických čisticích zařízení, jejíž výroba, montáž a údržba by byly nenáročné, levné, rychlé a jednoduché a výsledkem aby byla velká měrná povrchová plocha, přičemž provoz tohoto zařízení s vložkou podle vynálezu má být účinnější a ekonomičtější.

Tento úkol je vyřešen plastovou vložkou podle vynálezu, jejíž podstata spočívá v tom, že její desky jsou uspořádány do profilu tvaru M a mají pravidelně se opakující konvexní a konkávní deskové úseky, spojené navzájem bez užití lepidla, přičemž v úhlu mezi deskovými úseky jsou uspořádány kanálky se zvlněnými bočními stranami, spojovací přímky a střední přímky profilů M jsou nepřerušované v celé výšce vložky a svírají maximálně úhel 30° se svislicí; zvlněnými částmi jsou žebrované plochy, vytvořené jen na vnějších ramenech profilu M tak, že rovinné pásy bez žeber jsou na obou stranách spojovací přímky profilů.

U vložky podle vynálezu jsou jednotlivé desky vzájemně spojeny bez pomoci lepidla. Profily M mohou mít rovinné nebo zakřivené povrchové plochy.

Spojovací přímky a střední přímky profilů M jsou skloněny v úhlu 5° ke svislicí při praktickém provedení pro konstrukci. Žebrované plochy jsou zejména opatřeny žebry protilu M ne bo střídavě profilu M a V, přičemž spojovací přímky a střední přímky profilů, sestávajících z rovinných deskových úseků, jsou vodorovné.

I

V daném případě mohou být tyto profily zaoblené ve svých vrcholech a spojích sousedních ramen. Vrcholy a ramena jsou vzájemně skloněna v úhlu přibližně 90°.

Délka horní větve profilu M, tvořícího deskové úseky, je rovna 1 až 200 mm, zejména 2 mm. Šířka plochých rovinných pásů je na okrajích podobně rovna 1 až 200 mm, zejména 3 mm. Délka profilu ramena je 10 až 200 mm, zejména 25 mm. Výška profilů M a/nebo V, tvořících žebrované plochy, je 2 až 16 mm, zejména 5 mm. Ohel mezi rameny profilu je zejména 60°. Délka a šířka deskových úseků, tvořících vložku, je zejména 500 až 3 000 mm, velikost desek v praktické konstrukci je 500x1 000 mm.

Podle konkrétního výhodného provedení vynálezu jsou desky, ze kterých sestává vložka, vzájemně spojeny navzájem tak, že ramena profilu M končí ve spojovacím bodu. Podle jiného konkrétního provedení vynálezu jsou desky otočeny do stejného směru, umístěny v odstupu od sebe a spojeny navzájem ve vzdálenosti odpovídající jedné polovině profilu M tak, že ramena profilu M na jedné desce zasahují do žlábku v horní části profilu M u sousední desky.

Plastové desky, ze kterých je vytvořena vložka a také celá náplň čisticího zařízení, mohou být vyrobeny z polyetylénu, polystyrénu, polypropylénu, polyvinylchloridu nebo z tvrdé polyetylénové fólie, zpracované vakuovým tvářením.

Základní výhodou plastové vložky podle vynálezu je zvětšení měrného povrchu až dokonce 2 3 na 500 m /m , což je několikanásobek hodnot, dosahovaných u známých řešeni. Vložka se chová jako pružný útvar i při působení velkých hydraulických nebo povrchových zatížení, takže náplň zařízení může obsahovat menší počet vložek, snížený až o 30 až 40 Ϊ, při zachování požadované kapacity zařízení.

Ze stejně tvarovaných plastových desek je možno vytvářet dva druhy vložek, v závislosti na jejich vzájemné poloze, jeden typ vzniká ze stejně orientovaných desek a druhý z opačně orientovaných desek. Spojováni je prováděno tvarovými spoji, takže slepování desek není nutné. Desky mohou být také v případě potřeby čištění nebo poruchy vložek snadno rozebrány a opět sestaveny a každá z desek může být samostatně nahrazena novou deskou.

Prázdný objem vložek je velký a úhlová odchylka kanálků vzhledem ke svislici je malá, což zajištuje účinný přívod značného množství vzduchu.

V důsledku speciálního tvarování vrcholové oblasti desek je statická pevnost vložky velmi dobrá a konstrukce je funkční i při značných mechanických zatíženích.

Plastové desky, ze kterých je sestavena vložka podle vynálezu, mohou být vyráběny snadno, rychle a v potřebné velikosti, přičemž výrobní technologie je přizpůsobena dosavadním výrobním technologiím.

Příklady provedení plastové vložky pro čisticí zařízení na čištění odpadních vod jsou zobrazeny na výkresech, kde obr. 1 znázorňuje boční pohled na vložku, sestávající z plastových desek, na obr. 2 je řez vložkou, vedený rovinou A-A z obr. 1., na obr. 3 je řez plastovou vložkou, vedený rovinou B-B z obr. 2, obr. 4 znázorňuje příčný řez žebry v jiném konstrukčním provedení, na obr. 5 je příčný řez dalším příkladným provedením žeber, obr. 6 znázorňuje pohled shora na střídavě uspořádané vložky, spojené deskami, a na obr. 7 je pohled shora na další alternativní provedení vložky.

Vložka podle vynálezu, tvořící náplň zařízení pro úpravu kapalin, sestává z profilových desek 2 (obr. 1 a 2) , tvořených profily M 2, které jsou uspořádány vedle sebe a spojeny svými rameny 2 podél spojovacích přímek 5· Spojovací přímky 2 profilů » 2 a středové přímky 7_ v místě spojení horních větví 6 svírají se svislici úhel a, který je v tomto příkladném provedení roven 5°. Délka ramen 2 profilů M 2 ί^θ 25 mm, délka horních větví 6 je 5 mm. Ohel δ mezi rameny 2 3^e 90°.

Ramena 2 profilů M 2 jsou opatřena žebrovaným povrchem 2· Žebrovaný povrch 2 neprobíhá v celé délce profilu ramen 3, ale ^v blízkosti spojovací přímky 2 jsou uspořádány ploché rovinné pásy 2 bez žeber, jejichž minimální šířka je 5 mm.

Obr. 3 znázorňuje řez žebrovaným povrchem 8., vedený rovinou B-B z obr. 2. Žebrovaný < 'rch 8 je tvořen střídavě uspořádanými a vzájemně spojenými M-profily 10 a V-profily 11, pr.i.éon:ž M-profily 10 a V-profily 11 jsou natočeny vzájemně opačně. Výška M-profilu 10 je 3 mi?. 'hel y mezi jeho rameny je 60°.

Žebře váný povrch 8 může být pochopitelně vytvořen i v jiném tvarovém uspořádání, například podle obr. 4, kde sestává z profilů V, navzájem spojených a natočených do vzájemně opačných poloh. Obr. 5 znázorňuje příčný řez žebrovaným povrchem 2 podle dalšího možného provedení, kde profily jednotlivých žeber mají tvar lichoběžníka. Profilová deska 2 může být vytvořena ze syntetické fólie například z polyetylénu, polystyrénu, polypropylénu, polyvinylchloridu nebo tvrdého polyetylénu a podobně.

Vložka podle vynálezu může být sestavována z jednotlivých profilových desek 2' které mohou mít několika základních prostorových uspořádání.

V příkladném provedení podle obr. 6 jsou profilové desky 2 uspořádány ve stejném směru a spojeny navzájem v místech poloviční šířky profilů M 2. Při tomto sestavení je úhel mezi rameny 2 stejný jako úhel mezi horními větvemi <ó, takže ramena 2 ^nebo profilové desky 2 zasahují do žlábků 4, vytvořených mezi sousedními horními větvemi 2 sousedních profilových desek 2·

Ve vložce uzavřeného průřezu jsou tak vytvořeny kanálky 12 čtvercového nebo v tomto příkladném provedení lichoběžníkového průřezu, přičemž do plného čtvercového nebo lichoběžníkového průřezu chybí pouze oblast žlábku £, tvořeného horními větvemi 2 profilů M 2.

Povrchová plocha vložky s uzavřeným průřezem, znázorněným na obr. 6, na jednotku objemu 2 3 je značně velká a může dosahovat až 500 m /m .

V alternativním příkladném provedení, zobrazeném na obr. 7, má vložka podle vynálezu rovněž velkou měrnou plochu, ačkoliv je její hodnota o něco nižší než v příkladu podle obr. 6. Profilové desky 2 jsou v tomto případě uloženy vždy v opačných polohách a jsou vzájemně spojeny, takže ramena M-profilů končí v bodech vzájemného spojení ve vodorovných rovinách.

Protože jsou v tomto příkladu spojovací přímky 2 ^a středové přímky Ί_ na profilových deskách 2 vždy ve vzájemně opačných polohách, nevzniká v tomto příkladu uzavřený průřez.

Měrná plocha vložky, sestavené z profilových desek 2 podle příkladů z obr. 6 a 7, je několikrát větší než je tomu u dosud známých řešení a poměrně malý úhel, sevřený profily a kanálky se svislicí, přináší jednak vysokou stabilitu, jednak optimální provozní podmínky. Znečištěná voda je intenzivně čištěna na obou stranách profilových desek 2 P^i proměnlivém nebo pulzním zatížení povrchů, což je umožněno tím, že konstrukce můře pružně reagovat na změny v zatížení povrchu.

Rychlost stékání vody po profilových deskách 2 3^e regulována žebrovanými povrchy 2· Tyto žebrované povrchy 8 usnadňují přichycení biologického filmu a zvyšují měrný povrch.

Vložka podle vynálezu tak zvyšuje účinnost biologických odkapávacích těles, přičemž množství náplně je sníženo o 30 až 40 % a výrobní a provozní náklady se snižují o 40 až 50 %.

I když je v příkladu provedení popsána jen jedna z možných alternativ provedení, je zřejmé, že je možno vytvořit několik dalších verzí a alternativ, založených na stejných principech. Měnit je možno zejména velikost a tvary profilů M a V. Zvlněné povrchové plochy mohou být vytvořeny jinak než v příkladech provecení, zobrazených na výkresech, vrcholy v oblasti spojů profilů nebo uvnitř profilů mohou být zaobleny. Všechny tyto změny však nemění podstatu vynálezu, zejména stabilitu soustavy z jednotlivých profilových desek, spojovaných a rozebíraných bez použití lepidla, přičemž u těchto změn také zůstává zachována výhoda nízkých pořizovacích a provozních nákladů a zvýšení funkční účinnosti.

Claims (12)

1. Plastová vložka pro biologickou úpravu kapalin, sestávající z profilových desek opatřených konkávními a konvexními žebry, kde mezi sousedními profilovými deskami jsou vytvořeny šikmé kanálky s vlnitými bočnímy stěnami, které jsou vzhledem ke svislé ose skloněny, vyznačená tím, že profilové desky jsou vytvořeny z profilů (2) ve tvaru M, kde spojovací přímky (5) a středové přímky (7) jednotlivých profilů (2> jsou celistvé v celé výšce vložky a svírají se svislicí úhel a rovný 3° až 30°, kde vlnité boční stěny jsou tvořeny žebry (8) vytvořenými na ramenech (3) profilů (2), přičemž po obou stranách spojovacích přímek (5) jsou vytvořeny hladké rovinné pásy (9) .

2. Plastová vložka podle bodu 1 vyznačená tím, že profilové desky (1) jsou navzájem spojeny.

3. Plastová vložka podle bodu 1, 2 vyznačená tím, že profily (2) ve tvaru M jsou tvořeny rovnými plochami.

4. Plastová vložka podle bodu 1, 2 vyznačená tím, že profily (2) ve tvaru M jsou tvořeny alespoň z části zakřivenými plochami.

5. Plastová vložka podle bodů 1 až 4 vyznačená tím, že spojovací přímky (5) a středové přímky (7) profilů (2) ve tvaru M svírají se svislicí úhel « rovný 5°.

6. Plastová vložka podle bodů 1 až 5 vyznačená tím, že žebra (8) jsou tvořena pLochými deskami, jejichž spojovací a středové přímky jsou vodorovné.

7. Plastová vložka podle bodu 6 vyznačená tím, že žebra (8) jsou tvořena profily (10) ve tvaru M nebo profily (11) ve tvaru V.

8. Plastová vložka podle bodu 1 až 7 vyznačená tím, že. profily (2) ve tvaru M, profily (10) ve tvaru M a profily (11) ve tvaru V jsou v místě vrcholů a spojů ramen zaobleny.

9. Plastová vložka podle bodu 1 až 8 vyznačená tím, že ramena (3) profilů (2) ve tvaru M spolu svírají úhel β rovný 15° až 178°.

10. Plastová vložka podle bodu 7 vyznačená tím, že ramena profilu (10) ve tvaru M, tvořícího žebra (8) svírají úhel Y 15° až 178°.

11. Plastová vložka podle bodu 1 až 11 vyznačená tím, že profilové desky (1) jsou obráceny stejným směrem, vzájemně spojeny a vzdáleny od sebe o polovinu profilu (2) ve tvaru M a ramena (3) profilu (2) ve tvaru M jedné profilové desky (1) leží v žlábku (4) vytvořeném v horní části profilu (2) ve tvaru M sousední profilové desky (1).

12. Plastová vložka podle bodu 1 až 11 vyznačená tím, že profilové desky (1) jsou uloženy ve vzájemně opačných polohách a ramena (3) profilů (2) ve tvaru M jsou zakončena ve vodorovném řezu v místě jejich spojení.