PT640567E - Material de enchimento para filtros de percolacao destinados ao tratamento biologico de fluidos e processo de fabrico dos mesmos - Google Patents

Description

DESCRIÇÃO EPÍGRAFE : “MATERIAL DE ENCHIMENTO PARA FILTROS DE PERCOLAÇÃO DESTINADOS AO TRATAMENTO BIOLÓGICO DE FLUIDOS E PROCESSO DE FABRICO DOS MESMOS” A invenção refere-se a um material de enchimento para filtros de percolação destinados ao tratamento de fluidos, em especial à purificação biológica de águas residuais, segundo a definição contida nas reivindicações 1 a 6. A invenção refere-se ainda a um processo de fabrico de um material de enchimento segundo a definição contida na reivindicação 7.

Os filtros de percolação aqui referidos são principalmente usados nas técnicas de tratamento biológico de águas residuais. Porém, podem também ser utilizados no tratamento de outros fluidos ou gases, em particular de gases residuais. Esse tratamento processa-se também, principalmente, através de princípios biológicos. Os filtros de percolação servem de suporte às bactérias que asseguram o tratamento biológico dos fluidos, uma biomassa denominada “relva biológica”. A eficácia de uma instalação de tratamento composta por um material de enchimento como o que se refere em cima é determinada por vários factores. Por um lado, os materiais de enchimento devem proporcionar a maior área possível para a fixação das bactérias, por outro lado, as bactérias devem conseguir fixar-se ao material facilmente. Por fim, 1 as bactérias que colonizam o material de enchimento devem estar sujeitas a uma circulação livre e adequada de fluido a tratar.

Conhece-se, a partir da EP-B 0 274 633, um material de enchimento do mesmo género, composto por tiras ligadas por um travessão de fixação perpendicular à direcção longitudinal das mesmas. As tiras têm, ao longo de todo o seu comprimento, a mesma secção transversal. Nas extremidades opostas, as tiras são arqueadas. No centro, as tiras apresentam um traçado liso. Uma das desvantagens que este tipo de estrutura demonstrou foi que as tiras ficam esticadas devido à força do peso da ‘relva biológica’ que se deposita com o tempo sobre elas, e colam-se umas às outras. Desse modo, o fluido deixa de passar entre a ‘relva biológica’ de tiras adjacentes. A eficácia de uma unidade de tratamento de águas residuais contendo com um tal material de enchimento é, dessa forma, reduzida.

Para ultrapassar o problema referido em cima, conhece-se um material de enchimento a partir da EP-B 0 332 907, em que sobre cada tira existe uma única nervura, mais ou menos a meio da mesma. Para elevar a densidade das tiras estas são colocadas em várias camadas sobrepostas. Demonstrou-se que a corrente do fluido não fluí uniformemente pelas várias camadas de tiras. Disto resulta que a densidade de tiras eficaz fica, em geral, limitada às que se encontram na camada mais externa.

Além disso, demonstrou-se a necessidade de conceber materiais de enchimento compostos por várias camadas sobrepostas de tiras. 2

Foi desta necessidade que surgiu o objectivo da presente invenção, de propor um material de enchimento eficiente e de fácil fabricação, para filtros de percolação, caracterizado por uma densidade de tiras elevada e eficaz, bem como de um processo para o fabrico do mesmo.

Para atingir este objectivo, o material de enchimento possui, de acordo com a invenção, as características referidas na reivindicação 1. Devido à diminuição da secção transversal nas tiras é possível colocar mais tiras lado a lado que nos casos anteriores, o que resulta numa densidade de tiras mais elevada. Assim, consegue-se compor um material de enchimento sem ter de colocar tiras em várias camadas. Os recursos técnicos para a produção deste objecto são, deste modo, reduzidos.

Num aperfeiçoamento vantajoso do material de enchimento, a largura das tiras é reduzida pelo menos na zona do travessão de fixação e, de preferência, na zona da sua vizinhança, para a esquerda e/ou para a direita da mesma. A área onde as tiras têm uma largura reduzida é determinada pelas medidas da estrutura de sustentação onde o material de enchimento se insere. Desse modo, evita-se que o fluido que se encontra perto do dispositivo de suporte fique estagnado.

Um outro aperfeiçoamento da invenção é a utilização de tiras que possuem pelo menos uma nervura, de preferência um grupo de nervuras composto por duas ou três nervuras simples, percorrendo a tira na direcção longitudinal, e que suportam a tensão na mesma. Uma vantagem deste aperfeiçoamento é que as tiras não ficam esticadas sob o peso da carga de ‘relva biológica’ com que são cobertas, 3

conservando assim a sua forma ondulada. A introdução de um grupo de nervuras composto por várias nervuras simples assegura a melhor distribuição da carga. O número de nervuras e a distância a que se encontram as nervuras simples que suportam a tensão na tira permite determinar o estreitamento das tiras. As nervuras simples podem ser introduzidas numa só face ou também em ambas as faces das tiras.

Um outro material de enchimento que preenche os objectivos propostos apresenta as características indicadas na reivindicação 6. Neste caso, a banda de fixação é composta por duas bandas parciais paralelas e as tiras inserem-se entre estes dois componentes da banda de fixação, encontrando-se ligadas fixamente a eles. Esta ligação das tiras, pelas duas faces, à banda de fixação, assegura uma fixação quase impossível de quebrar e segura das tiras à banda de fixação.

O processo de acordo com a invenção apresenta as características da reivindicação 7. Segundo esta, antes da fixação das tiras à banda de fixação, a largura das tiras na vizinhança da banda de fixação é estreitada. Só em seguida é que as tiras, já trabalhadas, são ligadas perpendicularmente à banda de fixação, ou a várias bandas de fixação.

Num desenvolvimento posterior do processo, de acordo com a invenção, prevê-se que pelo menos uma, de preferência duas ou três nervuras simples, produzidas por meio de calor (extrusão), sejam introduzidas de forma contínua e ainda quentes sobre 4 a folha contínua do material. As nervuras são, em particular, soldadas ou fundidas com a folha contínua do material, através da acção da pressão.

Outras aplicações preferenciais da invenção podem retirar-se a partir das reivindicações referidas em baixo e na descrição.

Seguem-se exemplos de aplicação da invenção preferidos, esclarecidos através de ilustrações. Nas imagens mostram-se:

Figura 1 : Corte de um filtro de percolação que tem, no topo, uma unidade de suporte de material de enchimento suspenso. Vista de frente.

Figura 2 : Corte de um filtro de percolação de acordo com a figura 1. Vista lateral.

Figura 3: Vista de cima do corpo de enchimento usado na estrutura de acordo com as figuras 1 e 2.

Figura 4 : Vista lateral do material de enchimento de acordo com a figura 3

Figura 5 : Vista bidimensional da representação ampliada de uma secção de uma única tira do material de enchimento de acordo com um primeiro exemplo de execução da invenção

Figura 6 : uma representação de acordo com a figura 5 de um segundo exemplo de 5 execução da invenção

Figura 7 : Corte transversal da tira de acordo com a figura 5

Figura 8 : Corte transversal da tira de acordo com a figura 6

Figura 9 : Vista lateral de uma instalação para o fabrico do material de enchimento, e

Figura 10 : Uma vista esquemática, de cima, da instalação de acordo com a figura 9. O material de enchimento mostrado nos exemplos de aplicação da invenção serve de filtro de percolação, por exemplo, no tratamento biológico de águas residuais.

As figuras 1 a 8 mostram exemplos de aplicação da invenção, um material de enchimento composto por um número elevado de tiras 20, compridas, que se encontram ligadas, lado a lado, ao centro, através de uma trave de fixação 21. Neste caso, as tiras 20 do material de enchimento dispõem-se numa só camada. É, no entanto, também possível dispor as tiras em várias camadas sobrepostas.

As duas extremidades das tiras 20 encontram-se aproximadamente à mesma distância, para a esquerda e para a direita do travessão de fixação 21 (Figura 3). Cada tira passa pelo travessão de fixação 21 sem ser interrompida. Uma única tira 20 serve para a produção de ambos os lados do material de enchimento, ou seja do 6 material de enchimento que se encontra do lado esquerdo e do lado direito do travessão de fixação 21.

As tiras 20 estão, no caso presente, ligadas ao travessão de fixação 21 através de duas costuras de soldadura 22 paralelas. As costuras de soldadura correm paralelas, ligeiramente afastadas dos lados do travessão de fixação 21. Mesmo entre as duas costuras de soldadura 22, as tiras 20 correm sem nenhuma ligação entre si ou ao travessão de fixação 21. O travessão de fixação 21 é composto, no exemplo de aplicação da invenção presente, por duas barras paralelas 23 e 24. As tiras encaixam entre as barras 23 e 24. As costuras por soldadura 22 ligam, por um lado, as tiras 20 às barras 23 e 24 do travessão de fixação 21 e, por outro, as barras 23 e 24 directamente uma à outra.

As tiras 20 apresentam, na zona do travessão de fixação 21 e nas zonas 25 e 26, imediatamente à esquerda e/ou à direita do travessão de fixação 21, uma secção transversal reduzida. A largura das tiras 20 reduz-se da extremidade até ao travessão de fixação 21. Esta variação da largura das tiras 20 pode ser gradual ou decorrer segundo intervalos específicos. As zonas 25 e 26 em que as tiras 20 têm uma largura reduzida são determinadas pelas medidas da viga de suporte 27 de uma estrutura de sustentação 28 (figura 1 e figura 2). O material de enchimento de acordo com a invenção encontra-se pendurado sobre uma viga de suporte 27. O material de enchimento forma um U sobre a viga de suporte 27. Uma parte do travessão de fixação 21 cobre a superfície de cima, horizontal, da viga de suporte 27. As faces 7 adjacentes, verticais, da viga de suporte 27 não ficam totalmente cobertas pelas tiras 20, graças à redução da secção transversal das mesmas, nesta área. O fluido a tratar não fica, assim, estagnado na zona da viga de suporte, escorrendo velozmente na direcção da zona mais larga das tiras 20 que fica por baixo. Pode-se também pensar, em alternativa, que as tiras 20 só possuam uma secção transversal mais reduzida na zona do travessão de fixação 21, em particular uma largura mais reduzida.

No exemplo de aplicação da invenção que se apresenta (Figuras 1 a 8), cada tira 20 possui ainda um órgão de tensão, em particular um grupo de nervuras 29. O grupo de nervuras 29 é composto por duas ou três nervuras simples 30 que suportam a tensão na tira. As nervuras simples 30 de um grupo de nervuras 29 correm paralelas e encontram-se dispostas a uma distância idêntica umas das outras. As nervuras 30 correm sobre a tira 20 em todo o seu comprimento. A disposição das nervuras simples 30 é de tal forma que se encontram numa das faces da tira 20 e que as nervuras mais externas 30 estejam aproximadamente à mesma distância dos dois bordos 32 da tira 20. Em alternativa, um grupo de nervuras 29 pode ser introduzido nas duas faces de cada tira 20. Por fim, é também possível introduzir apenas uma única nervura 31 em cada face de uma tira 20, directamente opostas uma à outra ou em posições desfasadas. A partir das figuras 5 a 8 é possível reconhecer que, a seguir ao grupo de nervuras 29, que corre de forma aproximadamente linear, a tira fica franzida de maneira a formar uma dobra perpendicular 33 à direcção longitudinal da tira. Os bordos paralelos 32 da tira 20 apresentam, assim, um desenvolvimento claramente ondulado. 8 O ângulo reduz-se a partir dos bordos 32 até ao grupo de nervuras 29. Esta constituição torna a tira 20 numa estrutura tridimensional que apresenta uma superfície óptima para a deposição da “relva biológica” a usar para o tratamento da água que escorre pelo filtro.

As nervuras simples 30, 31, têm uma secção transversal aproximadamente circular e um diâmetro significativamente superior à espessura do material de que é feita a tira 20. Como material para as nervuras simples 30, 31, podem ser considerados termoplásticos pouco dilatáveis, por exemplo polipropileno ou polietileno. Assim suportadas pelas nervuras simples 30, 31, as tiras mantêm o seu comprimento, mesmo em estado de carga, ou seja quando a superfície das tiras 20 está coberta por “relva biológica”. O esticamento das tiras 20 é evitado e mantem-se, em particular, a estrutura ondulada dos bordos 32. O grupo de nervuras 29 determina o grau de redução da área transversal das tiras 20 na área do travessão de fixação 21 e nas zonas 25, 26 imediatamente à esquerda e/ou à direita do travessão de fixação 21. Quanto maior a distância das nervuras simples mais externas 30 aos bordos 32 da tira 20, maior a redução na área transversal nas zonas 25, 26 que se encontram na vizinhança do travessão de fixação 21 (Figura 3).

Uma instalação para o fabrico do material de enchimento de acordo com a invenção com tiras 20 contendo duas nervuras simples 30, encontra-se apresentada esquematicamente nas figuras 9 e 10. Na instalação de fabrico apresentada são 9 introduzidas várias nervuras simples 30 paralelas por meio de um extrusor 34. As nervuras simples 30 que saem dos bocais 35 do extrusor 34 entram em contacto, ainda quentes, com uma folha contínua de material 36 fria para a produção das tiras, ficando soldadas ou fundidas com ela. Para isso, a folha contínua de material 36 é puxada a partir de um rolo de alimentação 37 e introduzida entre pares de cilindros correspondentes, que no exemplo de aplicação da invenção apresentado são três pares de cilindros 36. Entre estes correm também as nervuras simples 30 que saem dos bocais 35 do extrusor 34. A passagem da folha contínua do material 36 e das nervuras simples 30 através dos pares de cilindros 38 resulta na união das nervuras simples 30 à folha contínua do material. À saída dos pares de cilindros 38, a folha contínua de material 36, já unida com os grupos de nervuras 29 ou as nervuras simples 30, passa através de uma estação de arrefecimento. Nesse percurso, a folha contínua de material passa por vários rolos de desvio 40. Durante o arrefecimento das nervuras simples 30, que ocorre na estação de arrefecimento 39, estas contraem-se. Deste modo, a folha contínua de material 36 que está fria e portanto não se contrai é repuxada, ficando com a ondulação típica nos bordos 32. À saída da estação de arrefecimento 39, a folha contínua de material 36 já unida aos grupos de nervuras 29 e, portanto, já ondulada, segue na direcção de uma unidade de corte 41. A folha contínua de material 36 é cortada em tiras 20. A folha contínua de material 36 é, assim, cortada em tiras 20 contendo um grupo de nervuras 29 composto por duas nervuras simples 30. 10

No final da unidade de corte 41 a folha contínua de material 3Θ já cortada em tiras 20 passa por um par de cilindros de entrega 42 de um dispositivo de retracção 43 por cima de uma cavilha de desvio 44. Na unidade de retracção 43 a largura das tiras 20 é reduzida nos intervalos predeterminados. A diminuição da largura das tiras 20 é efectuada termicamente. Para isso, as tiras são tratadas com ar quente. O tratamento térmico das tiras 20 é feito a intervalos de tempo regulares, de modo a serem conseguidas as áreas pretendidas de largura reduzida nas tiras 20.

Depois da redução da largura das tiras 20 no dispositivo de retracção 43, segue-se uma zona de acabamento 45. Nesta ocorre a ligação das tiras 20 com o travessão de fixação 21, orientada transversalmente às mesmas. O travessão de fixação 21 é composto por duas barras 23 e 24. Estas são puxadas a partir dos rolos de material correspondentes. Num período de paragem momentânea do andamento das tiras 20 e dos travessões de fixação parciais 23, 24, ocorre uma soldadura dos mesmas numa estação de soldadura 46. A soldadura das tiras 20 com os travessões de fixação parciais 23, 24 é executada dos dois lados das tiras 20 através de um par de encostos de soldadura 47, 4Θ transversais, que asseguram a soldadura produzindo momentaneamente calor e pressão. Para originar as duas costuras por soldadura 22 paralelas, o encosto de soldadura 47 (superior) tem, na face inferior, dois veios paralelos que formam, no processo de soldadura, duas linhas de contacto paralelas do travessão de fixação 21. Os dois travessões de fixação parciais 23,24 do travessão de fixação ficam soldados, em parte, com as tiras e, em parte, um com o outro. 11

Ao mesmo tempo que decorre a soldadura das tiras 20 com o travessão de fixação 21, um dispositivo de corte 49 que se encontra ao lado da estação de soldadura 46 assegura a separação do material de enchimento, assim conseguido, do material de enchimento seguinte. Também é possível que as tiras 20 agora unidas através do travessão de fixação 21 sejam conduzidas, em alternativa a um dispositivo de corte 49, para um novo dispositivo de sinalização, onde decorre uma marcação da transição de um material de enchimento para o material de enchimento seguinte, através da inserção de uma marca de sinalização. As tiras são transportadas para o dispositivo de corte ou para o dispositivo de sinalização por meio de uma estação de transporte, em particular por um transportador de correia 51. O transportador de correia 51 é composto por 2 correias 52 e 53 que são movidas por cima de cilindros de desvio 54. Na área de manipulação das correias 52 e 53, o material de enchimento é depositado e retirado. Pelo menos um dos cilindros de desvio 54 do dispositivo descrito em cima tem um funcionamento rotativo, para puxar a folha contínua de material 36, já trabalhada, através do dispositivo de corte 41, do dispositivo de retracção 43 e a estação de soldadura 46.

Lisboa, 16 de Maio de 2001 O AGENTE OFICIAL

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Claims (2)

1. REIVINDICAÇÕES 1a - Material de enchimento para filtros de percolação destinados ao tratamento de fluidos, em particular ao tratamento biológico de águas residuais, composto por um grande número de tiras (20) de plástico que se encontram ligadas entre si por um travessão de fixação (21) perpendicular às mesmas, e que pendem de uma estrutura de sustentação (28), caracterizado por a largura das tiras (20) ser reduzida pelo menos na vizinhança do travessão de fixação (21). 2a - Material de enchimento de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por as tiras (20) terem, ao longo do seu comprimento, larguras variáveis. 3a - Material de enchimento de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a largura das tiras (20) reduzir-se das pontas na direcção do travessão de fixação (21), encontrando-se esse travessão de fixação (21) aproximadamente a meio da distância entre as duas pontas opostas das tiras (20). 4a - Material de enchimento de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a largura das tiras (20) ser reduzida pelo menos na vizinhança do travessão de fixação (21). 5a - Material de enchimento de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por pelo menos uma das faces das tiras (20) ter pelo menos uma nervura (nervuras simples 1 30, 31) produtora de tensão, estando a nervura ou nervuras orientadas na direcção longitudinal das tiras (20). 6a - Material de enchimento para filtros de percolação destinados ao tratamento de fluidos, em particular ao tratamento biológico de águas residuais, composto por um grande número de tiras (20) de plástico que se encontram ligadas entre si por um travessão de fixação (21) que corre perpendicular às mesmas, caracterizado por o travessão de fixação (21) ser composto por duas bandas parciais de fixação (23, 24) paralelas e por as tiras (20) apresentarem uma largura reduzida pelo menos na área entre os dois travessões parciais de fixação (23, 24) do travessão de fixação (21) e se encontrarem fixamente unidos com os travessões parciais de fixação (23, 24). 7a - Processo para o fabrico de um material de enchimento para filtros de percolação destinados ao tratamento de fluidos, em particular ao tratamento biológico de águas residuais, composto por um grande número de tiras (20) de plástico que se encontram ligadas entre si por um travessão de fixação (21) perpendicular às mesmas, caracterizado pelo facto de a largura das tiras (20) ser reduzida pelo menos na zona em que se encontram ligadas entre si pelo travessão de fixação (21) ou travessões de fixação (21). 8a - Processo de acordo com a reivindicação 7, caracterizado por o processo de redução da largura das tiras (20) ser térmico, em particular através do tratamento com ar quente, sendo o tratamento das tiras (20) realizado a intervalos de tempo regulares.
2. 2 9a - Processo de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo facto de as tiras (20) serem ligadas dos dois lados com o travessão de fixação (21). 10a - Processo de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo facto de, durante a aplicação do travessão de fixação (21), as tiras (20) serem cortadas ou marcadas a toda a largura da folha contínua de material (36), de modo a delimitar-se o material de enchimento seguinte. Lisboa, 16 de Maio de 2001

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