CZ36394U1 - Aktivní infiltrační vrstva - Google Patents

Aktivní infiltrační vrstva Download PDF

Info

Publication number
CZ36394U1
CZ36394U1 CZ2022-40219U CZ202240219U CZ36394U1 CZ 36394 U1 CZ36394 U1 CZ 36394U1 CZ 202240219 U CZ202240219 U CZ 202240219U CZ 36394 U1 CZ36394 U1 CZ 36394U1
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
infiltration
active
crushed
mass
infiltration layer
Prior art date
Application number
CZ2022-40219U
Other languages
English (en)
Inventor
Jiří Hendrych
Hendrych Jiří Ing., Ph.D.
Pavel Ĺ paÄŤek
Pavel RNDr. Špaček
Original Assignee
Vysoká škola chemicko-technologická v Praze
TERAMED, s.r.o.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Vysoká škola chemicko-technologická v Praze, TERAMED, s.r.o. filed Critical Vysoká škola chemicko-technologická v Praze
Priority to CZ2022-40219U priority Critical patent/CZ36394U1/cs
Publication of CZ36394U1 publication Critical patent/CZ36394U1/cs

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D15/00Separating processes involving the treatment of liquids with solid sorbents; Apparatus therefor
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/001Processes for the treatment of water whereby the filtration technique is of importance
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E03WATER SUPPLY; SEWERAGE
    • E03FSEWERS; CESSPOOLS
    • E03F1/00Methods, systems, or installations for draining-off sewage or storm water
    • E03F1/002Methods, systems, or installations for draining-off sewage or storm water with disposal into the ground, e.g. via dry wells
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2103/00Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated
    • C02F2103/001Runoff or storm water
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A10/00TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE at coastal zones; at river basins
    • Y02A10/30Flood prevention; Flood or storm water management, e.g. using flood barriers
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A20/00Water conservation; Efficient water supply; Efficient water use
    • Y02A20/152Water filtration

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)

Description

Úřad průmyslového vlastnictví v zápisném řízení nezjišťuje, zda předmět užitného vzoru splňuje podmínky způsobilosti k ochraně podle § 1 zák. ě. 478/1992 Sb.
CZ 36394 UI
Aktivní infiltrační vrstva
Oblast techniky
Technické řešení se týká aktivní infiltrační vrstvy pro zakládání vsakovacích objektů v rámci hospodaření se srážkovými vodami v místech s méně vhodnými až nevhodnými přirozenými vsakovacími poměry. Aktivní infiltrační vrstva je tvořená vícesložkovým zrnitým filtračním materiálem, který splňuje soubor požadavků z hlediska geotechnických parametrů a z hlediska schopnosti odstranění závažných kontaminujících složek a omezení jejich vnášení do kolektorů podzemních vod.
Dosavadní stav techniky
V mnoha oblastech, Českou republiku nevyjímaje, představuje srážková voda, tedy voda povrchová, která částečně infiltruje do horninového prostředí, zásadní zdroj pitné vody pro velkou část obyvatel. V posledních letech docházelo k citelnému úbytku zásob podzemních vod, poklesu hladin řek a množství vody v povrchových rezervoárech vlivem probíhajících klimatických změn a specifických změn, které nastaly vlivem urbanizace. Budovy, komunikace, skladovací haly, parkoviště a další prvky charakteristické pro urbanizovanou krajinu znesnadňují transport vody do kolektorů. Decentralizované hospodaření se srážkovými vodami ve smyslu jejich zadržování a vsakování představuje jeden z účinných nástrojů pro zvýšení retence vody v krajině a ke zmírnění dopadu klimatických změn.
Samotnou realizaci infiltrování srážkových vod však mohou limitovat dva hlavní faktory. Prvním z nich je to, že na lokalitách s méně vhodnými až nevhodnými přirozenými vsakovacími poměry lze provádět infiltraci jen omezeně a nedostatečně, nebo musejí být přijata taková opatření a technická řešení, která mohou představovat velký zábor území nebo by jejich realizace vykazovala neadekvátní ekonomické požadavky. Řešením pak může být umístění prvků hospodaření se srážkovými vodami (zde vsakovacích objektů) pod komunikace, parkoviště, ev. jiné zpevněné plochy, kde je třeba zajistit mechanickou únosnost použitého materiálu.
Druhým faktorem je potom skutečnost, že srážkové vody a smyvy mohou obsahovat na mnoha lokalitách značné množství nežádoucích látek, které se do srážkového odtoku dostávají při kontaktu se zpevněnou plochou, ať už se jedná o komunikace, parkoviště, či kovové střechy. Za běžných situací se v odtoku následně mohou objevovat látky, které jsou důsledkem úkapů, provozního opotřebení součástí nebo jde o emitované korozní produkty. Z hlediska běžně se vyskytujících skupin látek a jejich negativního dopadu na složky životního prostředí jde zejména o těžké kovy a ropné látky. Taková srážková voda, resp. srážkový smyv představuje možný vektor vnosu znečištění do horninového prostředí a podzemní vody. Specificky a obezřetně je rovněž nutné si počínat v oblastech se zvýšenou ochranou podzemních vod.
Na trhu existuje mnoho řešení, která dokáží eliminovat vzplývavé látky a nerozpuštěné látky s navázanými kontaminanty na základě rozdílu hustoty a jejich následné sedimentace nebo vynášení k hladině, některá řešení tyto jevy akcelerují pomocí specifického usměrnění toku vody skrz objekty nebo komory. Jiná řešení jsou založená například na mechanické filtraci nebo na sorpčně-eliminačním mechanismu. Dostupné náplňové materiály však mohou být velmi nákladné nebo mají omezenou kapacitu, účinnost záchytu a tím i dobu použitelnosti.
V oblasti existují technická řešení, která popisují různé zrnité materiály ukládané do vytvořených příkopů, průlehů, žlabů, infiltračních zón či různých komor a jiných průtočných objektů, zařízení a instalací k čištění srážkových vod. Jiná technická řešení integrují do procesu čištění srážkových vod i humusovou vrstvu nebo vegetační kryt. Některá technická řešení obsahují pouze mechanickou filtrační vrstvu z inertních materiálů typu štěrku, kameniva, písku
- 1 CZ 36394 UI (spis CN 102926452), jiné dokumenty popisují i náplně, které zachytávají znečišťující látky: například minerální materiál či aktivní uhlí (spis MX 2009001671 A), biouhel (spis CZ 34608 Ul) nebo specifické hlinitokřemičitany (spis CZ 31819 Ul), pemzu (spis CN 108046543 A) nebo zeolit a aktivní uhlí (spis RU 2748062 Cl). Technické řešení infiltrace srážkové vody přes zrnité lože (kamenná drť) s možností protnutí nepropustných vrstev podloží prostřednictvím válcovitých těles přibližuje spis JP H10168985 A.
Cílem dále předloženého technického řešení je nabídnout takové řešení, které bude odstraňovat popsaná omezení plynoucí z uvedených dvou hlavních faktorů limitujících infiltraci srážkových vod do horninového prostředí, povede k úspoře plochy a ochraně podzemní vody, bude ekonomicky dostupné, technicky a realizačně nenáročné, provozně nenákladné, nenáročné na údržbu a jeho použitelnost bude dlouhodobá.
Uvedené charakteristiky nabízí dále popsaná specifická aktivní infiltrační vrstva složená z několika dílčích složek. Principem je přírodním procesům blízký průtok infiltrované vody přes zrnitý materiál specifického materiálového složení a granulometric. Vrstva je dobře propustná, vyhovuje řadě geotechnických požadavků (TP 170 Navrhování vozovek pozemních komunikací) a disponuje čistící schopností pro protékající infiltrovanou vodu. Uplatňující se mechanismy odstranění nežádoucích látek jsou zejména sorpce a precipitace pro skupinu těžkých kovů a sorpce a biodegradace u látek organické povahy.
Aplikací aktivní infiltrační vrstvy dochází k naplňování požadavků normy ČSN 75 9010 Vsakovací zařízení srážkových vod ve smyslu existence určité minimální výšky propustné vrstvy mezi základovou spárou vsakovacího zařízení a maximální hladinou podzemní vody a k naplňování požadavků odvětvové normy TNV 759011 Hospodaření se srážkovými vodami, která se zabývá způsoby nakládání se srážkovými vodami odtékajícími z povrchu urbanizovaného území, kde lze předpokládat potenciální kontaminaci výše uvedenými typy znečišťujících látek. Norma upravuje praktické postupy odvodnění urbanizovaného území způsobem blízkým přírodě, čímž se podílí na naplňování vodohospodářské politiky ČR ve světle zajištění trvale udržitelného rozvoje.
Dále předložené technické řešení představuje originální aktivní infiltrační vrstvu s popsanými význačnými a výhodnými rysy.
Podstata technického řešení
Podstatou technického řešení je aktivní infiltrační vrstva na bázi přírodních drcených hlinitokřemičitanů, drceného vápence, drceného hlinitokřemičitanu antropogenního původu a drceného uhlíkatého materiálu na bázi dřevěného uhlí, vhodná pro infiltraci srážkových vod ve vsakovacích objektech v místech s méně vhodnými až nevhodnými přirozenými vsakovacími poměry a vhodná pro omezení průniku polutantů do hydrogeologických kolektorů.
Aktivní infiltrační vrstva obsahuje částice o velikosti 2 až 8 mm.
Aktivní infiltrační vrstva je s výhodou uložená ve strojně zhutněném loži, přes které dochází ke vsakování srážkové vody.
Na aktivní infiltrační vrstvě se s výhodou instalují další prvky vsakovacích objektů s velkým retenčním objemem, jako jsou plastové boxy, bloky, štoly, tunely, galerie.
Aktivní infiltrační vrstva je po zhutnění mechanicky odolná, propustná, nesesedá a nepodléhá biodegradaci.
-2CZ 36394 UI
Aktivní infíltrační vrstva obsahuje drcený vápenec 20 až 40 % hmota., přírodní drcený zeolit 10 až 30 % hmota., štěrk až 40 % hmota., drcené pálené cihly až 15 % hmota, a drcené dřevěné uhlí až 5 % hmota.
Drcené pálené cihly s výhodou představují zpracované zmetky a zlomky z cihlářské výroby nebo komerčně dodávanou cihelnou drť.
Z hlediska geotechnických vlastností splňuje aktivní infíltrační vrstva s výhodou následující požadavky: modul deformace z druhého zatěžovacího stupně Edec > 45 MPa nebo hodnota CBR > 15 % dle zkoušky zhutnitelnosti a únosnosti zemin CBR (California Bearing Ratio).
Ve výhodném prostorovém uspořádání může aktivní infíltrační vrstva s výhodou protínat málo propustnou nebo nepropustnou vrstvu podloží a umožňovat infiltraci srážkové vody.
Jednotlivé uvedené složky v aktivní infíltrační vrstvě mají svojí funkci a přispívají k velmi dobrým vlastnostem vrstvy jako celku z hlediska geotechniky a imobilizace kontaminantů. Dominantní úlohu při imobilizaci těžkých kovů má přírodní drcený zeolit, kde dochází zejména k záchytu iontovou sorpcí s výměnou za vlastní ionty zeolitu. Drcená pálená cihla má nižší sorpční kapacitu než předchozí složka, přičemž se uplatňuje pouze fýzikální sorpce bez výměny iontů těžkého kovu za kationt v matrici. Mnohem nižší imobilizační kapacitu má potom drcený vápenec a štěrk vzhledem ke svojí fyzikálně-chemické a chemické podstatě a malému měrnému povrchu. Drcené dřevěné uhlí má vyšší sorpční kapacitu vzhledem k organickým látkám než předchozí čtyři anorganické složky a tato složka naopak není dominantní vzhledem k imobilizaci těžkých kovů. Organické látky sorbované v aktivní infíltrační vrstvě následně podléhají biodegradaci přirozeně se vyskytujícími kmeny mikroorganismů. Těžké kovy zůstávají deponované. Složky aktivní infíltrační vrstvy, které se méně uplatňují v imobilizaci kontaminantů, mají ale zároveň svoje opodstatnění z hlediska geotechniky zakládané vrstvy. Štěrk a drcený vápenec představují složky, zabezpečující únosnost vrstvy, obsah drcené pálené cihly dále zkompaktňuje vzniklou vrstvu a snižuje výslednou mezerovitost a propustnost na optimální míru. Drcený vápenec je ve vrstvě přínosný dále svojí alkalickou reakcí, resp. schopností eliminovat případnou acidifikaci systému, která by mohla vyústit v parciální mobilizaci zachycených těžkých kovů. Zároveň přispívá k tomu, že se kromě adsorpčních a iontově výměnných procesů v aktivní infíltrační vrstvě mohou uplatnit i procesy precipitační, čímž dochází k dalšímu navyšování imobilizační kapacity vrstvy vzhledem k těžkým kovům.
Příklad uskutečnění technického řešení
Aktivní infíltrační vrstva pro infiltraci srážkových vod ve vsakovacích objektech v místech s méně vhodnými až nevhodnými přirozenými vsakovacími poměry a pro omezení průniku polutantů do hydrogeologických kolektorů byla získána smícháním následujících složek: štěrk s velikostí částic 4 až 8 mm v množství 30 % hmota., drcený vápenec s velikostí částic 4 až 8 mm v množství 25 % hmota., přírodní zeolit typ klinoptilolit s velikostí částic 2 až 5 mm v množství 30 % hmota., drcená pálená cihla s velikostí částic 2 až 5 mm v množství 12 % hmota, a drcené dřevěné uhlí s velikostí částic 2 až 6 mm v množství 3 % hmota.
Aktivní infíltrační vrstva dosáhla následující geotechnické charakterizace:
dle ČSN 73 6133 se jedná o materiál třídy G2 GP dle ČSN EN ISO 14688-2 se jedná o materiál třídy Gr SiL propustnost materiálu se pohybuje v řádu >10-5 m.s1 tabulková hodnota objemové tíhy γη = 21 kNm-3, tabulkový úhel vnitřního tření <per = 40°, tabulková soudržnost cef = 0 kPa.
Po strojním zhutnění dosáhla aktivní infíltrační vrstva následujících geotechnických parametrů: dle zkoušky zhutnitelnosti a únosnosti zemin CBR (California Bearing Ratio) = 18 %
-3 CZ 36394 UI modul deformace z druhého zatěžovacího stupně Ederz = 46,2 MPa
Testy na matrici tvořící popsanou aktivní infiltrační vrstvu z hlediska vyluhovatelnosti vlastních komponent a z hlediska ekotoxicity prokázaly, že její využitelnost pro popsanou aplikaci není vlastní materiálovou podstatou vrstvy nijak limitovaná.
Zjištěná imobilizační kapacita pro vybrané těžké kovy (měď, zinek, chrom, nikl) byla během modelových laboratorních testů s aktivní infiltrační vrstvou v průtočném uspořádání pro každý z kovů samostatně více než 1 gram kovu na kilogram matrice za daných experimentálních podmínek, přičemž byl specifickými analýzami prokázaný sorpční a precipitační mechanismus imobilizace těžkých kovů.
Průmyslová využitelnost
Aktivní infiltrační vrstva podle popsaného technického řešení vykazuje velmi dobré vlastnosti z hlediska geotechnických parametrů a schopnosti záchytu kontaminace v infiltrované srážkové vodě a lze ji s výhodou používat při zakládání vsakovacích objektů. Aplikací aktivní infiltrační vrstvy je zajištěno hydraulicky vhodné prostředí a aktivní čistící funkce. V případě dostatečného zhutnění lze aktivní infiltrační vrstvu použít jako základovou půdu pro vsakovací objekty umístěné pod parkovišti a jinými zpevněnými povrchy s výskytem zatížení dopravními prostředky.
Směs složek tvořící aktivní infiltrační vrstvuje cenově dostupná, nepodléhá degradaci, jednotlivé složky jsou běžně na trhu k dispozici. Pokládka a hutnění jsou technicky jednoduché a proveditelné běžně dostupnými používanými prostředky ve stavebnictví.
Podle požadavků na konkrétní lokalitě lze upravit mocnost vrstvy z hlediska imobilizační kapacity kontaminantů a vsakovacích poměrů horninového prostředí. Podle očekávané zátěže vsakované srážkové vody z hlediska množství a typu zastoupených kontaminantů lze v rámci popsaného složení aktivní infiltrační vrstvy upravit zastoupení jednotlivých složek.

Claims (3)

  1. NÁROKY NA OCHRANU
    1. Aktivní infiltrační vrstva pro infiltraci srážkových vod ve vsakovacích objektech v místech s méně vhodnými až nevhodnými přirozenými vsakovacími poměry a pro omezení průniku polutantů do hydrogeologických kolektorů, která je odolná, propustná, nesesedá a nepodléhá biodegradaci, vyznačující se tím, že obsahuje 20 až 40 % hmoto, drceného vápence, 10 až 30 % hmota, přírodního drceného zeolitu, až 40 % hmota, štěrku, až 15 % hmota, drcené pálené cihly a až 5 % hmota, drceného dřevěného uhlí, přičemž obsahuje částice o velikosti 2 až 8 mm.
  2. 2. Aktivní infiltrační vrstva podle nároku 1, vyznačující se tím, že je uložená ve strojně zhutněném loži, přes které dochází ke vsakování vody.
  3. 3. Aktivní infiltrační vrstva podle nároku 1 a 2, vyznačující se tím, že její geotechnické vlastnosti jsou: modul deformace z druhého zatěžovacího stupně Edec > 45 MPa a hodnota CBR> 15 % dle zkoušky zhutnitelnosti a únosnosti zemin CBR.
CZ2022-40219U 2022-09-08 2022-09-08 Aktivní infiltrační vrstva CZ36394U1 (cs)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2022-40219U CZ36394U1 (cs) 2022-09-08 2022-09-08 Aktivní infiltrační vrstva

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2022-40219U CZ36394U1 (cs) 2022-09-08 2022-09-08 Aktivní infiltrační vrstva

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CZ36394U1 true CZ36394U1 (cs) 2022-10-07

Family

ID=83601225

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ2022-40219U CZ36394U1 (cs) 2022-09-08 2022-09-08 Aktivní infiltrační vrstva

Country Status (1)

Country Link
CZ (1) CZ36394U1 (cs)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Jiang et al. Experimental study on filtration effect and mechanism of pavement runoff in permeable asphalt pavement
Zentar et al. Mechanical behaviour and environmental impacts of a test road built with marine dredged sediments
Rakshith et al. Utilization of dredged sediments: contemporary issues
Scholz et al. Review of permeable pavement systems
US20030167970A1 (en) Method for making a road base material using treated oil and gas waste material
CA3033516C (en) High permeability media mix (hpmm) for phosphorous and nitrogen removal from contaminated waters
Azadgoleh et al. Characterization of contaminant leaching from asphalt pavements: A critical review of measurement methods, reclaimed asphalt pavement, porous asphalt, and waste-modified asphalt mixtures
Ong et al. Pervious concrete physical characteristics and effectiveness in stormwater pollution reduction
Abustan et al. Review of permeable pavement systems in Malaysia conditions
Çevikbilen et al. Assessment of the use of dredged marine materials in sanitary landfills: A case study from the Marmara sea
Bordoloi et al. Feasibility of construction demolition waste for unexplored geotechnical and geo-environmental applications-a review
Devarangadi et al. Use of sawdust blended with bentonite and cement mixtures to retain diesel oil contaminants as a liner in a landfill
CZ36394U1 (cs) Aktivní infiltrační vrstva
KR100558388B1 (ko) 자체복원 기능을 갖는 고내구성 매립장 최종복토 차단층
Kuang et al. Particle separation and hydrologic control by cementitious permeable pavement
Lucke et al. Addressing the demands of the new German permeable pavement design guidelines and the hydraulic behaviour of a new paving design
Boscov et al. Properties of a lateritic red soil for pollutant containment
JP2015024348A (ja) 汚染残土の不溶化処理方法
Lundgren Metal Removal Efficiency of Five Filter Media Intended for use in Road Stormwater Treatment Facilities
Cruz et al. Permeable Reactive Concrete Using Recycled Waste Materials for Nutrient Contamination Removal in Urban Surface Runoff
Tota-Maharaj et al. Feasibility of low-carbon permeable pavement systems (PPS) for stormwater management.
Rahman et al. Attenuation of Heavy Metals from Runoff Using Coconut Husk Adsorbent in Porous Asphalt Pavement
Qing et al. Feasibility study for converting IBA and marine clay to useful construction materials
KR100418560B1 (ko) 바이오-배리어에 의한 폐기물 매립장의 복합 차수층조성물 및 조성방법
KR20120021031A (ko) 차수층 형성방법, 및 인공연못, 인공시내, 폐기물매립지 건설방법

Legal Events

Date Code Title Description
FG1K Utility model registered

Effective date: 20221007