PT1497231E

PT1497231E - Utilização de um corpo moldado de material sintético poroso enquanto arejador

Info

Publication number: PT1497231E
Application number: PT02760284T
Authority: PT
Inventors: Antonio Giangrasso
Original assignee: Pfleiderer Water Systems Gmbh
Priority date: 2002-04-23
Filing date: 2002-07-26
Publication date: 2007-02-28
Also published as: EP1497231B1; CN1277764C; RS93004A; ES2278948T3; AU2002325914A1; HUP0500172A2; US20050146063A1; KR20050003376A; TNSN04196A1; DE10218073A1; MXPA04010421A; PL371796A1; RU2004132862A; ATE350345T1; JP2005523808A; DK1497231T3; HRP20041097A2; IL164515A0; IS7494A; WO2003091169A1

Description

DESCRIÇÃO

"UTILIZAÇÃO DE UM CORPO MOLDADO DE MATERIAL SINTÉTICO POROSO ENQUANTO AREJADOR" A presente invenção refere-se à utilização de um corpo moldado de material sintético poroso enquanto arejador em instalações de tratamento de águas residuais.

No caso da maior parte dos processos biológicos utilizados hoje em dia no tratamento de águas residuais, é em primeiro lugar aproveitada a capacidade de microorganismos oxidarem poluentes orgânicos mediante o consumo de oxigénio. De modo a que uma quantidade suficiente de oxigénio se encontre à disposição dos microorganismos, ar tem que ser fornecido às águas residuais. Para além disso, o fornecimento de ar deve provocar uma conversão de iões de amónio em nitrato, de forma a reduzir deste modo o teor de amónio nas águas residuais. 0 arejamento das águas residuais decorre usualmente através de ventilação de ar através de arejadores porosos. Estes são, por exemplo, de material cerâmico que apresenta contudo, a desvantagem de ser relativamente quebradiço e, desse modo, sensível à quebra. Os materiais cerâmicos possuem para além disso uma superfície rugosa sobre a qual se podem formar facilmente deposições e incrustações, o que tem então por consequência entupimentos do arejador. 1 É ainda conhecido utilizar, enquanto arejadores, corpos moldados de elastómeros que são providos com ranhuras continuas. É, contudo, desvantajoso o facto de que tais arejadores apresentam uma elevada perda de pressão, apresentam um elevado desgaste por causa da sua forma de fabrico e apenas podem ser sujeitos a reduzidos caudais volumétricos. Os elastómeros são ainda usualmente de EPDM e, deste modo, não quimicamente resistentes contra todos os tipos de águas residuais.

Um tubo de filtro com aberturas de atravessamento de liquido e uma camada de filtro porosa disposta do lado de fora de um material sintético sinterizado, é descrito no documento EP 1101873.

Um filtro de múltiplas camadas que pode ser utilizado enquanto arejador de águas residuais, é descrito no documento GB 1051032 . O objectivo subjacente à presente invenção consiste em colocar à disposição a utilização de um corpo moldado de material sintético enquanto arejador, sendo que o arejador deve apresentar uma reduzida perda de pressão, uma boa estabilidade mecânica, elevada capacidade de carga e uma elevada capacidade de transporte de oxigénio e que pode ser facilmente limpo de deposições e incrustações.

Este objectivo é resolvido através da utilização de um corpo moldado de material sintético com poros que são mais pequenos do lado (A) de saida de ar do que do lado (B) de entrada de ar que se encontra oposto. 2

Para produção do arejador, o material sintético na forma de um granulado ou de um pó é sinterizado num molde, como um molde de sinterização. 0 molde cheio com o granulado ou pó de material sintético é mais aquecido, num forno de sinterização, de um lado (A) do que do lado (B) que se encontra oposto, de modo que o material sintético utilizado enquanto granulado e/ou pó sinteriza mais intensamente do lado mais quente do que no lado que se encontra oposto e dessa forma se formam poros com um menor diâmetro de poro do lado (A) do que do lado (B).

Com a sinterização, os grãos do granulado e/ou pó de material sintético fundem apenas à superfície, mas não se fundem completamente, de forma que resulta uma ligação sinterizada que, após o arrefecimento, conduz a um corpo moldado que adere fixamente e estável que, contudo, é poroso. A temperatura à qual os grãos do granulado e/ou pó de material sintético apenas fundem à superfície, mas não fundem completamente, é em seguida designada por "temperatura de fusão". 0 corpo moldado de material sintético deveria de um modo preferido ser de um material de elevado ou muito elevado número molecular, de modo a evitar que o material sintético funda demasiado no seu conjunto e se torne medíocre a formação de poros. No caso da presente invenção é de um modo preferido, utilizado polietileno (de massa molar mais elevada (por exemplo 200.000 a 5 milhões g/mol), designação abreviada: HD-HMW-PE, ou de massa molar ultra elevada (3 milhões a 6 milhões g/mol), designação abreviada: UHMW-HD-PE), ou então polipropileno. Por vezes, também pode ser utilizado polietileno de densidade média, desde que o tratamento de temperatura seja realizado de forma cautelosa para evitar uma completa fusão. De um modo preferido, contudo, são utilizados os materiais de maior número molecular. 3 A grandeza de grão média do granulado ou pó de material sintético utilizado deveria, de um modo preferido, situar-se no intervalo entre 1 pm e 5 mm. É de um modo preferido em particular utilizado um granulado em que 80% dos grãos são maiores do que 500 pm, um pó em que 65% dos grãos apresentam uma dimensão de 250 a 500 pm, ou uma mistura destes. A temperatura de sinterização e a duração do tratamento de sinterização é escolhida de tal forma que é alcançado o grau de ligação pretendido com a porosidade pretendida. A temperatura de sinterização encontra-se, de um modo preferido, no intervalo entre 80 °C e 220 °C, de um modo preferido, entre 120 °C e 160 °C, conforme o material sintético utilizado. Por exemplo, para um material sintético que apresente uma temperatura de fusão de 80 °C, deveria ser idealmente escolhida uma temperatura de sinterização de 150 °C. A duração do tratamento de temperatura encontra-se de um modo preferido, no intervalo entre 30 minutos e 180 minutos, em particular 60 minutos a 120 minutos. A duração do tratamento de temperatura deve ser escolhida de tal forma que seja assegurado um completo aquecimento do granulado ou pó de material sintético, desde o lado (A) até ao lado (B) que se lhe encontra oposto.

Demonstrou-se como particularmente vantajoso quando, durante o tratamento de temperatura, é regulado um gradiente de temperatura entre o lado (A) e o lado (B) de 1 a 25 °C, de um modo preferido, de 5 a 15 °C.

Os poros do arejador apresentam, de um modo preferido, do lado (A) de sarda de ar um diâmetro médio no intervalo de 1 pm até 1500 pm, de um modo preferido em particular, de 10 pm até 4 1000 μιη, e do lado (B) de entrada de ar, de um modo preferido, um diâmetro médio no intervalo de 5 pm até 3000 pm, de um modo preferido em particular, de 20 pm até 1500 pm. Para além disso, o diâmetro médio de poros do lado (A) de saida de ar é, de um modo preferido, 20 a 80% mais pequeno do que o diâmetro médio de poros do lado (B) de entrada de ar. O arejador apresenta, de um modo preferido, uma espessura de 2 a 30 mm, de um modo particularmente preferido, de 3 a 12 mm.

Para além da produção extraordinariamente simples, a dimensão de poros pode ser livremente regulada através da escolha da dimensão do material sintético em forma granular ou de pó, através da duração do tratamento de temperatura e da temperatura de aquecimento. Arejadores de diferente porosidade podem ser deste modo produzidos de maneira simples. Uma vantagem adicional consiste em que, para produção dos arejadores, não são necessários quaisquer aditivos como resinas, colas ou similares.

Demonstrou-se como particularmente apropriado quando, no final do tratamento de temperatura, decorre um aumento de temperatura de curta duração para aquecimento preciso da camada superficial exterior do lado (A) do arejador. A camada exterior do arejador é deste modo mais intensamente aquecida durante um curto período, de forma que o material sintético começa a e se funde completamente nesse local de forma algo mais intensa e assim resultando aí um diâmetro de poros ainda mais pequeno.

Com o processo de produção acima descrito podem ser fabricados arejadores de qualquer tipo, de um modo preferido, arejadores de placa ou de tubo. 5 A invenção é em seguida descrita com base nas Figuras apensas, nas quais a Figura 1 e a Figura 2 representam arej adores.

Em particular a Figura 1 é uma vista em planta sobre um arejador que pode ser utilizado enquanto arejador de placa, enquanto que a Figura 2 representa uma vista em planta sobre um arejador que pode ser utilizado enquanto arejador de tubo. As setas nas Figuras 1 e 2 identificam a direcção de escoamento do ar através do arejador. 0 arejador de placa representado na Figura 1 apresenta no seu lado de saida de ar referenciado com (A), poros mais pequenos do que do lado de entrada de ar referenciado com a letra (B) . Na sua utilização numa instalação de tratamento de águas residuais, o arejador é utilizado de tal forma que o lado (A) de saida de ar que apresenta os poros mais pequenos, fica virado para as águas residuais em que o ar deve ser conduzido.

No caso do arejador de tubo representado na Figura 2, os poros mais pequenos encontram-se no lado (A) exterior de tubo e os poros maiores no lado (B) interior de tubo. Também neste caso o lado (A) que apresenta os poros mais pequenos, isto é, o lado exterior de tubo, se encontra virado para as águas residuais a ser arejada. No arejamento das águas residuais, o ar escoa desde o lado (B) interior de tubo para o lado (A) exterior de tubo, onde ele é conduzido para dentro das águas residuais.

No caso do arejador de tubo é possivel montar um tubo central provido de ranhuras no lado interior de tubo, para 6 reforço. Este tubo consiste, de um modo preferido, em PVC ou polietileno resistente à temperatura.

Na produção do arejador de tubo reforçado com um tubo central pode ser previsto que, antes ou depois da conclusão do tratamento de temperatura, o tubo central seja arrefecido do lado interior. 0 tubo central que é de igual modo algo aquecido durante o tratamento de temperatura, é deste modo quase objecto de têmpera de forma a evitar que ele seja comprimido por via do encolhimento do material sintético que se estabelece durante o arrefecimento.

Por causa da propriedade de que o diâmetro de poros do lado (A) de saida de ar é mais pequeno do que do lado (B) de entrada de ar que se lhe encontra oposto, com o escoamento de ar é obtida uma menor perda de pressão do que no caso de um material com dimensões de poros uniformes. Uma menor perda de pressão possibilita por seu lado uma eficaz injecção de gás a pressões baixas, de modo que é alcançado um elevado rendimento de utilização da capacidade de arejamento que se encontra à disposição. A superfície do arejador pode ser para além disso, muito facilmente liberta de deposições e incrustações, por exemplo, através de uma simples ventilação de choque. Finalmente, os arejadores são mecanicamente extraordinariamente estáveis e resistentes à quebra. 7

Exemplo

Produção de um arejador de tubo

Enquanto forno de sinterização é utilizado um molde de aluminio circular passivel de ser aquecido com um cobertor de aquecimento, em cujo centro é colocado um espigão, de igual modo de aluminio. 0 espaço intercalar entre o espigão e o molde de aluminio é preenchido com 610 g HDPE branco (p = 0, 952 - 0, 956 g/cm3, 80% dos grãos > 500 pm) e remexido. O espaço intercalar entre o molde de aluminio e o espigão é de 5 mm, de forma que o arejador resultante apresenta uma correspondente largura de parede, isto é, espessura. A mistura é sinterizada a 150 °C durante 70 minutos por meio de aquecimento do molde de aluminio através de um cobertor de aquecimento. O gradiente de temperatura entre o lado virado para o molde de aluminio e o lado virado para o espigão é de aproximadamente 7 °C. Depois arrefece-se à temperatura ambiente e desenforma-se. O arejador produzido deste modo apresenta do lado (A) de saida de ar uma dimensão de poros no intervalo de 150 a 350 pm, com um diâmetro médio de poros de 2 90 pm, e do lado (B) de entrada de ar uma dimensão de poros no intervalo de 400 a 850 pm, com um diâmetro médio de poros de 490 pm.

Para determinação da dimensão de poros, amostras são cortadas do arejador e analisadas tanto no microscópio estéreo como também sob o microscópio electrónico de varrimento. Nas respectivas imagens as dimensões de poros são determinadas através de medição.

Os diâmetros médios de poros aqui indicados representam a média aritmética que foi determinada a partir de uma pluralidade de diâmetros de poros medidos em concreto.

Lisboa, 12 de Fevereiro de 2007 9

Claims

REIVINDICAÇÕES 1. Utilização de um corpo moldado de material sintético poroso com poros que são mais pequenos do lado (A) de saida de ar do que do lado (B) de entrada de ar que se encontra oposto, enquanto arejador.
2. Utilização de acordo com a reivindicação 1, sendo que o corpo moldado de material sintético é de polietileno ou polipropileno.
3. Utilização de acordo com a reivindicação 1 ou 2, sendo que os poros do lado (A) de saida de ar apresentam um diâmetro médio de 1 pm até 1500 pm, e do lado (B) de entrada de ar um diâmetro médio de 5 pm até 3000 pm.
4. Utilização de acordo com qualquer uma ou diversas das reivindicações 1 a 3, sendo que o diâmetro médio de poros do lado (A) de saida de ar é 20 a 80% mais pequeno do que o diâmetro médio de poros do lado (B) de entrada de ar.
5. Utilização de acordo com qualquer uma ou diversas das reivindicações 1 a 4, sendo que o arejador é um arejador de placa, ou um arejador de tubo. Lisboa, 12 de Fevereiro de 2007 1