<Desc/Clms Page number 1>
Een werkwiize voor het immobiliseren van in slib aanwezige verontreinigingen.
Deze uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het immobiliseren van in slib, sedimenten of waterbodems aanwezige verontreinigingen volgens de aanhef van de eerste conclusie.
Het is namelijk gebleken dat slib afgezet op de zeebodem, de bodem van stromende waterlopen en stilstaand water verontreinigingen bevat afkomstig van lozingen van industriële afvalstromen en afvalwater. Voorbeelden hiervan zijn PCB-verontreinigingen afkomstig van lozingen van transformatoren en condensatoren van elektriciteitscentrales en tributyltinverontreinigingen afkomstig van schimmelwerende stoffen gebruikt voor het behandelen van schepen. Door het voortdurende contact van het slib met de bovenstaande waterlaag of het boven het slib stromende water, is er echter een risico dat de verontreinigingen uitlogen, in het water terecht komen en uiteindelijk in het drinkwater circuit. Er is bijgevolg een nood aan een werkwijze waarmee verontreinigingen in het slib geïmmobiliseerd kunnen worden, ten einde uitlogen naar de waterfase toe te minimaliseren.
Uit US-A-6. 010.624 is een werkwijze bekend waarbij een hoeveelheid waterig slib verwijderd wordt en naar een eerste inrichting wordt getransporteerd waar het waterig slib vermengd wordt met een eerste portie calciumcarbonaat voor het absorberen of binden van de in het slib aanwezige verontreinigingen. Het water en slib worden gescheiden, het water wordt naar een tweede inrichting getransporteerd waar het in contact wordt gebracht met een tweede portie calciumcarbonaat. De aldus verkregen portie calciumcarbonaat wordt vermengd met de eerste portie calciumcarbonaat en als dusdanig gebruikt bij het reinigen van een volgende hoeveelheid waterig slib.
Zodra een volledige scheiding van calciumcarbonaat/verontreinigingen en water verkregen is, wordt het calciumcarbonaat/verontreinigingen mengsel vermengd met cement en tot een vorm geperst die als vaste structuur wordt opgeslagen.
<Desc/Clms Page number 2>
In US-A-5.127.765 en US-A-5. 256.001 wordt een inrichting beschreven voor het in-situ onder water immobiliseren van verontreinigd slib dat zich op de bodem van een kanaal heeft afgezet. De inrichting bevat een om een verticale rotatie-as in de hoogte verstelbaar kader dat het volume te behandelen slib afbakent. De verticale as is onderaan voorzien van schoepen voor het mengen van het te behandelen slib, met via de schoepen geïnjecteerd cement. Het kader wordt bovenaan begrensd door een afdekkende versterking. Zodra een goede menging van slib en cement verkregen is, worden de schoepen omhoog verplaatst tot boven de waterspiegel en wordt het kader omhoog verplaatst tot een positie boven de met cement behandelde sliblaag, en verplaatst naar een volgend volume voor te behandelen slib.
Uit EP-A-453. 839 is een inrichting bekend voor het in-situ behandelen van verontreinigd slib. De inrichting bevat een verticaal opgestelde rotatie-as waarin langs de bovenkant vloeistof onder druk geïnjecteerd kan worden. De onderkant van de as is voorzien van schoepen die zich ten opzichte van de as uitstrekken. Op de schoepen is een holle buis gemonteerd met openingen waarlangs een vloeistof, grout of cement in het slib wordt geïnjecteerd tijdens roteren van de as. De schoepen zijn eveneens voorzien van een plaat voor het verplaatsen van het slib in een van de schoepen weggerichte beweging.
Het doel van deze uitvinding bestaat er dan ook in een werkwijze en een inrichting te verschaffen voor het immobiliseren en/of neutraliseren van in slib, sedimenten of waterbodems aanwezige verontreinigingen.
Volgens de werkwijze van deze uitvinding wordt de sliblaag bedekt met een bedekkingslaag van een materiaal in fijn verdeelde toestand, waarna ten minste een deel van de sliblaag wordt losgewerkt, een hoeveelheid van een cement bevattend groutmengsel als uithardbare additief samenstelling in de sliblaag geïnjecteerd wordt en
<Desc/Clms Page number 3>
met de sliblaag vermengd wordt voor het immobiliseren, binden en/of neutraliseren van de in de sliblaag aanwezige verontreinigingen.
De bedekkingslaag kan een natuurlijk aanwezige laag zijn of kan een laag zijn die aangebracht wordt vooraleer de additief samenstelling wordt geïnjecteerd.
De werkwijze van deze uitvinding biedt het voordeel dat verontreinigingen in-situ in het slib geïmmobiliseerd of geneutraliseerd kunnen worden. Dit wil zeggen dat het slib in situ aan de gewenste behandeling onderworpen kan worden en de verontreinigingen in situ geïmmobiliseerd of geneutraliseerd of gedesactiveerd kunnen worden.
Dit is een belangrijk voordeel ten opzichte van bestaande ex-situ technieken die erop gericht zijn de verontreinigingen te verwijderen, is het met de werkwijze van deze uitvinding niet nodig de sliblaag eerst te verwijderen en dan te transporteren naar een locatie waar de verontreinigingen geëxtraheerd worden.
Het aanbrengen van een bovenlaag van een fijnkorrelig materiaal voorkomt dat tijdens het loswerken van de sliblaag en het mengen van de sliblaag met de additief samenstelling, deeltjes uit de behandelde laag vrijkomen, opwoeien en in de bovenliggende laag of bovenstaande waterlaag terecht zouden komen. Bovendien wordt door de aanwezigheid van de bovenlaag de laag met de geïmmobiliseerde en/of geneutraliseerde verontreinigingen van de omgeving en het bovenstaande water afgeschermd.
Er werd gevonden dat met de werkwijze van deze uitvinding een efficiënte binding, immobilisatie en/of neutralisatie van de verontreinigingen in het met het bindmiddel vermengde slib verkregen wordt. Uitlogingsexperimenten hebben geen meetbare uitloging van geïmmobiliseerde verontreinigingen kunnen aantonen, bij blootstellen van een volgens de uitvinding gestabiliseerde sliblaag aan water. Met deze uitvinding wordt bijgevolg een economisch interessante werkwijze verschaft
<Desc/Clms Page number 4>
voor het in-situ immobiliseren en/of neutraliseren van verontreinigingen, die toelaat de verontreinigingen aan het slib te binden.
Volgens een voorkeursuitvoeringsvorm van deze uitvinding bevat de additief samenstelling een uithardbare bindmiddelsamenstelling, en wordt het slib na vermengen met de bindmiddelsamenstelling uitgehard. Introductie van deze stap laat toe gelijktijdig een immobilisatie/neutralisatie van de verontreinigingen en een constructieve stabilisering van de sliblaag te bewerkstelligen.
Het is eveneens mogelijk om gelijktijdig met de sliblaag, een deel van de bovenlaag los te werken en met de additief samenstelling te vermengen ten einde het slib te structureren, een meer gestructureerde samenstelling te verschaffen evenals een betere constructieve ondersteuning.
De additief samenstelling die in de werkwijze van deze uitvinding wordt toegepast bevat bij voorkeur een cement bevattend groutmengsel. Dit mengsel geniet de voorkeur omdat het gelijktijdig een binding en immobilisatie van het verontreinigde slib verschaft, alsmede een constructieve stabilisering voor de sliblaag vormt.
Deze uitvinding betreft eveneens een inrichting voor het vermengen van verontreinigd slib met een uithardbare additief samenstelling.
De inrichting van deze uitvinding omvat een om tenminste één as roteerbare rotorkop. De rotorkop is voorzien van één of meer schoepen voor het loswerken van het slib en één of meer injecteeropeningen voor het onder verhoogde druk injecteren van de additief samenstelling in het slib. De aanwezigheid van schoepen maakt het mogelijk een groter sliboppervlak te bewerken, waarbij de schoepen instaan voor het loswerken van het slib en het vermengen van het slib en de additief samenstelling.
De rotorkop is bij voorkeur op een arm gemonteerd en roteerbaar ten opzichte van de arm omheen een rotatie-as
<Desc/Clms Page number 5>
in dwarsrichting van de arm. De rotorkop is bij voorkeur eveneens kantelbaar ten opzichte van de arm opgesteld. De roteerbaarheid omheen de dwarsas laat toe dieper gelegen sliblagen te bereiken en sliblagen met een grotere dikte over de gehele dikte los te werken en te injecteren.
De arm is bij voorkeur kantelbaar in hoogterichting opgesteld, zodat het mogelijk is een oppervlak over een grotere afstand ten opzichte van de inrichting te bewerken, waarbij tegelijkertijd de diepte waarover de sliblaag bewerkt wordt, beperkt kan worden. Daarbij wordt de additief samenstelling over de gehele losgewerkte diepte geïnjecteerd.
Het is echter eveneens mogelijk de arm zwaaibaar op te stellen op een ladder van een cutter zuiger of een gelijkaardige inrichting.
Een cutter zuiger omvat een ponton waarop zich een spudpaal bevindt voor het verankeren van het ponton. Het ponton bevat aan tegenover gestelde zijden een zijanker, die voorzien zijn om beurtelings te worden gehaald en gevierd ten opzichte van de zijkant van het ponton en zo een zwaaiende beweging van het ponton te genereren. Door de zwaaibeweging van het ponton voert ook de op de ladder gemonteerde arm een zwaaibeweging uit en kan een oppervlak bewerkt worden met de breedte van de zwaaibeweging van het ponton.
Door de spudpaal in een verplaatsbare paalwagen te plaatsen, kan het ponton bij het beëindigen van een zwaaibeweging, voorwaarts of achterwaarts verplaatst worden, ten einde een oppervlak op een grotere afstand van het ponton te bewerken.
Een variante uitvoeringsvorm bestaat erin dat niet het ponton, maar wel het onderste deel van een op het ponton gemonteerde ladder zwaaibaar is opgesteld. Dit kan bijvoorbeeld tot stand gebracht worden middels hydraulische cilinders die beurtelings duwen en trekken waardoor het ladderonderdeel omheen een vast punt roteert en een
<Desc/Clms Page number 6>
op de onderkant van de ladder gemonteerde rotorkop een zwaaibeweging ten opzichte van het vaste punt uitvoert.
De positie van de ladder is bij voorkeur instelbaar ten einde toe te laten de diepte waarover de rotorkop de sliblaag bewerkt, te sturen.
Het is eveneens mogelijk de arm te monteren op een emmer baggermolen of op de ladder daarvan. Een emmer baggermolen bevat in het algemeen een ponton dat verankerd is door een boeganker en dat voorzien is van vier zijdelings gemonteerde ankers. Het ponton bevat eveneens een achterste anker. Door het beurtelings halen en vieren van ieder van de ankers, wordt een zwaaibeweging omheen het boeganker gegenereerd.
Vieren van het boeganker en halen van het achterste anker laat toe dat het ponton een voorwaartse of achterwaartse verplaatsing uitvoert, zodat een oppervlak bewerkt kan worden met een breedte die bepaald wordt door de zwaaibeweging van het ponton.
De positie van de ladder is bij voorkeur instelbaar ten einde toe te laten de diepte waarover de rotorkop de sliblaag bewerkt, te stu ren.
De schoepen van de inrichting van deze uitvinding zijn bij voorkeur aan de voorkant voorzien van een veelheid eerste injecteeropeningen voor het injecteren van de additief samenstelling in de rotatierichting van de as onder een hoge druk, tussen 50 en 2000 bar, voor het verlagen van het rotatiemoment. De hoge druk injectie heeft tot doel de structuur van de slibmassa te breken, zodat de schoepen in de slibmassa kunnen penetreren en roteren. Door injectie van de additief samenstelling onder verhoogde druk wordt de slibmassa voorgesneden en kan volstaan worden met een relatief geringe hoeveelheid additief samenstelling om een intense hydraulische vermenging van de additief samenstelling met het slib te bewerkstelligen.
<Desc/Clms Page number 7>
De schoepen bevatten bij voorkeur eveneens een veelheid tweede injecteeropeningen voor het injecteren van de additief samenstelling in een richting tegengesteld aan de rotatierichting van de schoep, onder een lagere druk tussen 5 en 500 bar. Door injectie bij lage druk kan een groter volume additief samenstelling geïnjecteerd worden. De druk en het debiet waarmee de additief samenstelling geïnjecteerd wordt, zullen meestal afgesteld worden rekening houdend met de gewenste verplaatsingssnelheid van de rotorkop en de consistentie van het slib.
De hoge druk injecteeropeningen kunnen voor, achter of in de buurt van de schoepen geplaatst worden, maar bevinden zich bij voorkeur op een uiteinde van de schoepen. De uitstroomrichting van de injecteeropeningen is bij voorkeur instelbaar, voor het injecteren van de additief samenstelling op een positie voor, achter, naast of ter hoogte van de schoepen, afhankelijk van de aard van de sliblaag.
Bij voorkeur wordt ervoor gezorgd dat de hoge en lage druk injecteeropeningen regelmatig over de schoepen verdeeld zijn, op een zodanige wijze dat een voldoende overlap wordt verschaft van de uitstroom van aanliggende injecteeropeningen.
Bij voorkeur worden de hoge- en lage druk nozzles zo geplaatst zodat er door dit drukverschil een draaimoment gegenereerd wordt op de mengschoep. Daardoor wordt het mechanisch vermogen om de mengschoep door de grond te bewegen gereduceerd.
De rotorkop van de inrichting van deze uitvinding is bij voorkeur gemonteerd op een arm die van en naar een bevestigingspunt verplaatsbaar is. Dit maakt het mogelijk om een groter oppervlak van de sliblaag te bewerken, zonder dat het daarbij nodig is de inrichting te verplaatsen. Dit kan van belang zijn bijvoorbeeld bij het bewerken van grotere sliboppervlakken, indien het de bedoeling is een onder water gelegen sliblaag vanaf het land te bewerken. Door het injecteren van de additiefsamenstelling in het slib wordt een afschermingslaag voor de onderliggende bodem gevormd, die migratie van
<Desc/Clms Page number 8>
in het slib en in de onderliggende lagen aanwezige verontreinigingen verhindert. Daarbij wordt bij voorkeur alleen de sliblaag verhard ten einde een constructieve ondersteuning te verschaffen. De onderliggende lagen worden bij voorkeur niet verhard.
De inrichting van deze uitvinding is bij voorkeur op een verplaatsbaar onderstel gemonteerd dat voorzien is van een besturingssysteem voor het aansturen van de verplaatsing en rotatie van de rotorkop en het injecteren van de additief samenstelling.
De uitvinding wordt verder toegelicht aan de hand van de bijgevoegde figuren en beschrijving van de figuren.
Figuur 1 toont een zicht op een voorkeursuitvoeringsvorm van de inrichting van deze uitvinding.
Figuur 2 toont een zicht op een mogelijke uitvoeringsvorm van de rotorkop van de inrichting van deze uitvinding.
Figuur 3 toont een doorsnede van een alternatieve uitvoeringsvorm van de rotorkop van de inrichting van deze uitvinding.
Figuur 4 toont een injectie-eenheid opgesteld onder twee verschillende hoeken ten opzichte van de te bewerken grondlaag.
Figuur 5 toont een cutter zuiger inrichting voorzien van de injectie-eenheid van deze uitvinding.
De in figuur 1 getoonde voorkeurs uitvoeringsvorm van de inrichting van deze uitvinding omvat een menginrichting 1 voor het vervaardigen van een additief samenstelling 2. De menginrichting 1 bevat ten minste één toevoer 3 voor het toevoeren van de componenten voor het vervaardigen van de additief samenstelling.
De componenten die gebruikt worden voor het bereiden van de additief samenstelling worden bij voorkeur in afzonderlijke containers gestockeerd. De in de werkwijze van deze uitvinding gebruikte additief samenstelling bevat bij voorkeur een groutmengsel.
<Desc/Clms Page number 9>
De eerste component, cement wordt bij voorkeur in één of meer mobiele cement bevattende silo's 14 gestockeerd. Onderaan de silo's zijn gesloten transportschroeven voorzien waarlangs cement naar de menginrichting 1 gevoerd wordt.
Het groutmengsel dat in de werkwijze van deze uitvinding wordt gebruikt bevat naast cement, één of meer additionele componenten of toeslagstoffen, die bij voorkeur in de menginrichting 1 met het cement gemengd worden. Deze toeslagstoffen worden gestockeerd in daartoe voorziene containers 15.
Water voor het vormen van het groutmengsel 2, wordt gestockeerd in één of meer water containers 16.
De snelheid waarmee de individuele componenten naar de menginrichting 1 worden toegevoerd is bij voorkeur instelbaar, ten einde mogelijk te maken dat de concentratie van de individuele componenten ingesteld kan worden rekening houdend met de aard van het slibmengsel en de aard van de verontreinigingen die geïmmobiliseerd moeten worden. Daartoe kunnen de verschillende toevoersystemen 3 bijvoorbeeld aangestuurd worden door een centrale stuureenheid 6, die bijvoorbeeld computer gestuurd is.
De menginrichting 1 bevat middelen 4, bijvoorbeeld een turbo mixer, voor het mengen van de individuele componenten ten einde een zo homogeen mogelijk groutmengsel te verkrijgen. Zodra de gewenste menggraad van de componenten bereikt is en een groutmengsel met een voldoende homogeniteit verkregen is, wordt het groutmengsel naar een buffervat 17 getransporteerd en daarin tijdelijk gestockeerd. Voor het transporteren van het groutmengsel 2 kan bijvoorbeeld gebruik gemaakt worden van een lage- of een hogedrukpomp 26 of iedere andere bij de vakman gekende inrichting.
Bij voorkeur is eveneens een reinigingsinstallatie voorzien voor het reinigen van de menginrichting 1 en de lage- of hogedrukpomp.
<Desc/Clms Page number 10>
Het groutmengsel 2 wordt vanuit het buffervat 17 of vanuit de menginrichting 1 naar een injectie-eenheid 7 getransporteerd voor het injecteren van het groutmengsel 2 in het slib 10. Daarbij is het mogelijk alle componenten van het groutmengsel vooraf te mengen en via een toevoerleiding 29 van de menginrichting 1 naar de injectie-eenheid 7 te transporteren. Het is eveneens mogelijk één of meer additieven via afzonderlijke toevoerleidingen naar de injectie-eenheid 7 te transporteren en de componenten in de injectie-eenheid te mengen.
Deze injectie-eenheid 7 omvat een arm 21, waarbij op het uiteinde van de arm een rotorkop 18 gemonteerd is. De rotorkop 18 kan zowel een horizontale als een verticale rotatie-as omvatten of slechts één van beide. De rotorkop 18 is voorzien van tenminste één schoep. De rotorkop omvat één of meer schoepen 9 die bij voorkeur langwerpig zijn en bijvoorbeeld de vorm aannemen van een cilinder. De rotorkop zorgt ervoor dat het slib mechanisch wordt losgewerkt.
De rotorkop 18, bij voorkeur iedere schoep 9 van de rotor, is voorzien van één of meer injecteeropeningen 20, waarlangs het groutmengsel onder verhoogde druk in het slib geïnjecteerd wordt. Bij voorkeur worden twee types injecteeropeningen 20 onderscheiden. De eerste injecteeropeningen 20' zijn voorzien voor het injecteren van de additief samenstelling in de rotatierichting van de schoep 9 onder een hoge druk, tussen 50 en 2000 bar. De tweede injecteeropeningen 20" zijn voorzien voor het injecteren van de additief samenstelling in een richting tegengesteld aan de rotatierichting van de schoep 9, onder een lage druk tussen 5 en 50 bar. De injecteeropeningen 20 kunnen op diverse plaatsen op de schoep 9 geplaatst zijn, maar bevinden zich bij voorkeur voor, achter, in de buurt van of op het uiteinde van de schoepen 9.
Bij voorkeur is de uitstroomrichting van de injecteeropeningen 20 instelbaar, voor het injecteren van de additief samenstelling op een positie voor, achter, naast of ter hoogte van de schoepen. Het aantal injecteeropeningen van het eerste en tweede type evenals de positionering ervan, zal door de vakman meestal
<Desc/Clms Page number 11>
gekozen worden rekening houdend met de aard van de sliblaag, de gewenste injectiedruk, het gewenste injectiedebiet en de menggraad, en wordt zodanig gekozen dat dode punten, waar geen injectie optreedt zo veel mogelijk vermeden worden.
Om het mogelijk te maken dat een relatief groot sliboppervlak bewerkt kan worden, zonder dat het daartoe nodig is de rotorkop 18 te verplaatsen, is de rotorkop 18 bij voorkeur gemonteerd op een arm 21 die van en naar een bevestigingspunt 24 verplaatsbaar is. Het bevestigingspunt bevindt zich bijvoorbeeld op een tweede arm 22, die op een verplaatsbaar onderstel 8 geplaatst is. De kantelbare montage van de rotorkop 18 laat toe de rotatierichting van de kop te wijzigen en de impact op de te bewerken laag te wijzigen. Dit biedt het voordeel dat de laagdikte die door de inrichting bewerkt wordt, gevarieerd kan worden en aan de omstandigheden kan worden aangepast. Dit biedt bij voorbeeld het voordeel dat de laagdikte die door de inrichting bewerkt wordt, gevarieerd kan worden rekening houdend met de getijden.
Het is eveneens mogelijk de arm 21 zwaaibaar op te stellen. Dit kan bijvoorbeeld tot stand gebracht worden door de arm 21 met rotorkop 18 op een ladder van een cutter zuiger of een gelijkaardige inrichting te monteren. Deze inrichting wordt getoond in figuur 5.
Een cutter zuiger 23 omvat een ponton 19 waarop zich een spudpaal 27 bevindt voor het verankeren van het ponton.
Het ponton 19 bevat aan tegenover gestelde zijden een zijanker 28. Door het beurtelings halen en vieren van de zijankers ten opzichte van de zijkant van het ponton wordt een zwaaiende beweging van het ponton gegenereerd. Door de zwaaibeweging van het ponton 19 voert ook de op de ladder gemonteerde arm en injectie-eenheid 7 een zwaaibeweging uit en kan een oppervlak bewerkt worden met de breedte van de zwaaibeweging van het ponton.
Volgens een voorkeursuitvoeringsvorm is de spudpaal 27 in een verplaatsbare paalwagen geplaatst. Door het
<Desc/Clms Page number 12>
verplaatsen van de paalwagen kan het ponton bij het beëindigen van een zwaaibewegingvoorwaarts of achterwaarts verplaatst worden, ten einde een groter oppervlak te bewerken.
Het is eveneens mogelijk de arm te monteren op een emmerbaggermolen of een gelijkaardige inrichting. In dat geval is het ponton meestal verankerd door middel van een boeganker, dat voorzien is van vier zijdelings gemonteerde ankers. Het ponton bevat eveneens een achterste anker. Door het beurtelings halen en vieren van ieder van de ankers, wordt een zwaaibeweging omheen het boeganker gegenereerd.
Vieren van het boeganker en halen van het achterste anker laat toe dat het ponton een voorwaartse of achterwaartse verplaatsing uitvoert, zodat een oppervlak bewerkt kan worden met een breedte die bepaald wordt door de zwaaibeweging van het ponton.
<Desc/Clms Page number 13>
Lijst van gebruikte referenties.
1. menginrichting 2. groutmengsel 3. toevoer groutmengsel componenten 4. menginrichting 5. uitlaat menginrichting voor groutmengsel 6. stuureenheid 7. injectie-eenheid 8. moeraskraan 9. schoep 10. boormast 11. slib 12. afdeklaag 13. waterlaag 14. silo 15. container voor toeslagstof 16. watercontainer 17. aansluitstuk voor injectie-eenheid 18. rotorkop 19. ponton 20. injecteeropeningen 21. arm 22. tweede arm 23. cutter zuiger 24. bevestigingspunt 25. aandrijfmotor 26. pomp 27. spudpaal 28. zijanker 29. toevoerleiding
<Desc / Clms Page number 1>
A method for immobilizing contaminants present in sludge.
This invention relates to a method for immobilizing contaminants present in sludge, sediments or sediments according to the preamble of the first claim.
This is because it has been found that sludge deposited on the seabed, the bottom of flowing watercourses and stagnant water contains contaminants from discharges from industrial waste flows and waste water. Examples of this are PCB contaminants from discharges from transformers and capacitors from power plants and tributyl tin contaminants from antifungal substances used for the treatment of ships. However, due to the continuous contact of the sludge with the above water layer or the water flowing above the sludge, there is a risk that the contaminants leach out, end up in the water and ultimately in the drinking water circuit. There is therefore a need for a method by which contaminants can be immobilized in the sludge in order to minimize leaching to the water phase.
From US-A-6. A method is known in which an amount of aqueous sludge is removed and transported to a first device where the aqueous sludge is mixed with a first portion of calcium carbonate for absorbing or binding the contaminants present in the sludge. The water and sludge are separated, the water is transported to a second device where it is brought into contact with a second portion of calcium carbonate. The portion of calcium carbonate thus obtained is mixed with the first portion of calcium carbonate and used as such in the cleaning of a subsequent amount of aqueous sludge.
Once a complete separation of calcium carbonate / impurities and water is obtained, the calcium carbonate / impurities mixture is mixed with cement and pressed to a shape that is stored as a solid structure.
<Desc / Clms Page number 2>
In US-A-5,127,765 and US-A-5. No. 256,001 describes a device for immobilizing contaminated sludge in situ on the bottom of a channel. The device comprises a height-adjustable frame adjustable about a vertical axis of rotation that defines the volume of sludge to be treated. The vertical axis is provided at the bottom with blades for mixing the sludge to be treated, with cement injected via the blades. The frame is limited at the top by a covering reinforcement. Once a good mixing of sludge and cement has been obtained, the blades are moved upwards above the water surface and the frame is moved up to a position above the cement-treated sludge layer, and moved to a subsequent volume for sludge to be treated.
From EP-A-453. 839, a device is known for treating contaminated sludge in situ. The device comprises a vertically arranged axis of rotation into which liquid under pressure can be injected. The underside of the shaft is provided with blades that extend relative to the shaft. A hollow tube is mounted on the vanes with openings through which a liquid, grout or cement is injected into the sludge while the shaft is rotating. The blades are also provided with a plate for moving the sludge in a movement away from the blades.
The object of this invention is therefore to provide a method and a device for immobilizing and / or neutralizing contaminants present in sludge, sediments or water bottoms.
According to the method of this invention, the sludge layer is covered with a cover layer of a material in a finely divided state, whereafter at least a part of the sludge layer is worked loose, an amount of a cement-containing grout mixture is injected into the sludge layer as a curable additive composition and
<Desc / Clms Page number 3>
is mixed with the sludge layer to immobilize, bind and / or neutralize the contaminants present in the sludge layer.
The coating layer can be a naturally present layer or can be a layer that is applied before the additive composition is injected.
The method of this invention offers the advantage that contaminants can be immobilized or neutralized in situ in the sludge. This means that the sludge can be subjected to the desired treatment in situ and the contaminants can be immobilized or neutralized or deactivated in situ.
This is an important advantage over existing ex-situ techniques that aim to remove the contaminants. With the method of this invention, it is not necessary to first remove the sludge layer and then transport it to a location where the contaminants are extracted.
The application of an upper layer of a fine-grained material prevents the release of particles from the treated layer during the release of the sludge layer and the mixing of the sludge layer with the additive composition, wetting up and ending up in the upper layer or supernatant water layer. Moreover, the presence of the upper layer protects the layer with the immobilized and / or neutralized contaminants of the environment and the supernatant water.
It has been found that with the method of this invention efficient binding, immobilization and / or neutralization of the impurities in the sludge mixed with the binder is obtained. Leaching experiments have not been able to demonstrate measurable leaching of immobilized contaminants when a sludge layer stabilized according to the invention is exposed to water. Therefore, an economically interesting method is provided with this invention
<Desc / Clms Page number 4>
for immobilizing and / or neutralizing contaminants in situ, which allows the contaminants to be bonded to the sludge.
According to a preferred embodiment of this invention, the additive composition contains a curable binder composition, and the sludge is cured after mixing with the binder composition. Introduction of this step allows simultaneous immobilisation / neutralization of the contaminants and structural stabilization of the sludge layer.
It is also possible to simultaneously work loose with the sludge layer, a part of the upper layer and to mix with the additive composition in order to structure the sludge, to provide a more structured composition as well as a better structural support.
The additive composition used in the method of this invention preferably contains a cement-containing grout mixture. This mixture is preferred because it simultaneously provides binding and immobilization of the contaminated sludge, as well as constructive stabilization for the sludge layer.
This invention also relates to a device for mixing contaminated sludge with a curable additive composition.
The device of this invention comprises a rotor head rotatable about at least one axis. The rotor head is provided with one or more blades for loosening the sludge and one or more injection openings for injecting the additive composition into the sludge under increased pressure. The presence of blades makes it possible to process a larger sludge surface, the blades being responsible for loosening the sludge and mixing the sludge and the additive composition.
The rotor head is preferably mounted on an arm and rotatable relative to the arm about an axis of rotation
<Desc / Clms Page number 5>
in the transverse direction of the arm. The rotor head is preferably also arranged tiltably with respect to the arm. The rotatability about the transverse axis makes it possible to reach deeper sludge layers and to loosen and inject sludge layers with a greater thickness over the entire thickness.
The arm is preferably arranged tiltably in height direction, so that it is possible to process a surface over a greater distance with respect to the device, while at the same time the depth over which the sludge layer is processed can be limited. The additive composition is thereby injected over the entire loosely worked depth.
However, it is also possible to arrange the arm for pivoting on a ladder of a cutter piston or a similar device.
A cutter piston comprises a pontoon on which there is a spud pole for anchoring the pontoon. The pontoon has a side anchor on opposite sides, which are provided to be alternately lifted and celebrated with respect to the side of the pontoon and thus generate a swinging movement of the pontoon. Due to the pivotal movement of the pontoon, the arm mounted on the ladder also performs a pivotal movement and a surface can be machined to the width of the pontoon's pivotal movement.
By placing the spud pole in a movable pole carriage, the pontoon can be moved forward or backward at the end of a swinging movement, in order to process a surface at a greater distance from the pontoon.
A variant embodiment consists in that it is not the pontoon, but rather the lower part of a ladder mounted on the pontoon, that is pivotably arranged. This can be accomplished, for example, by means of hydraulic cylinders that alternately push and pull, causing the ladder member to rotate around a fixed point and
<Desc / Clms Page number 6>
rotor head mounted on the bottom of the ladder performs a swing relative to the fixed point.
The position of the ladder is preferably adjustable in order to allow the depth over which the rotor head processes the sludge layer to be controlled.
It is also possible to mount the arm on a bucket of dredger or on its ladder. A bucket of dredger generally contains a pontoon that is anchored by a bow anchor and that is provided with four laterally mounted anchors. The pontoon also contains a rear anchor. By alternately lifting and celebrating each of the anchors, a swinging movement is generated around the bow anchor.
Celebrating the bow anchor and hauling the rear anchor allows the pontoon to perform a forward or backward movement, so that a surface can be machined with a width determined by the ponton's swinging movement.
The position of the ladder is preferably adjustable in order to allow control of the depth over which the rotor head processes the sludge layer.
The vanes of the device of this invention are preferably provided with a plurality of first injection openings at the front for injecting the additive composition in the direction of rotation of the shaft under a high pressure, between 50 and 2000 bar, for reducing the moment of rotation . The purpose of the high pressure injection is to break the structure of the sludge mass, so that the blades can penetrate and rotate in the sludge mass. By injecting the additive composition under elevated pressure, the sludge mass is pre-cut and a relatively small amount of additive composition will suffice to effect an intense hydraulic mixing of the additive composition with the sludge.
<Desc / Clms Page number 7>
The blades also preferably contain a plurality of second injection openings for injecting the additive composition in a direction opposite to the direction of rotation of the blade, under a lower pressure between 5 and 500 bar. A larger volume of additive composition can be injected by injection at low pressure. The pressure and flow rate at which the additive composition is injected will usually be adjusted taking into account the desired speed of movement of the rotor head and the consistency of the sludge.
The high pressure injection openings can be placed in front of, behind or near the vanes, but are preferably located on one end of the vanes. The outflow direction of the injection openings is preferably adjustable, for injecting the additive composition at a position in front, behind, next to or at the level of the blades, depending on the nature of the sludge layer.
It is preferably ensured that the high and low pressure injection openings are regularly distributed over the vanes in such a way that a sufficient overlap of the outflow of adjacent injection openings is provided.
The high and low pressure nozzles are preferably positioned so that a torque is generated on the mixing vane due to this pressure difference. This reduces the mechanical capacity to move the mixing paddle through the ground.
The rotor head of the device of this invention is preferably mounted on an arm that is movable to and from a mounting point. This makes it possible to process a larger surface area of the sludge layer, without it being necessary to move the device. This may be important, for example, when processing larger sludge surfaces, if it is intended to process an underwater layer of sludge from the land. By injecting the additive composition into the sludge, a protective layer for the underlying soil is formed, which
<Desc / Clms Page number 8>
prevents contaminants present in the sludge and in the underlying layers. Preferably, only the sludge layer is hardened in order to provide structural support. The underlying layers are preferably not hardened.
The device of this invention is preferably mounted on a movable undercarriage provided with a control system for controlling the displacement and rotation of the rotor head and injecting the additive composition.
The invention is further elucidated on the basis of the attached figures and description of the figures.
Figure 1 shows a view of a preferred embodiment of the device of the present invention.
Figure 2 shows a view of a possible embodiment of the rotor head of the device of the present invention.
Figure 3 shows a cross-section of an alternative embodiment of the rotor head of the device of the present invention.
Figure 4 shows an injection unit arranged at two different angles with respect to the base layer to be processed.
Figure 5 shows a cutter piston device provided with the injection unit of the present invention.
The preferred embodiment of the device of the present invention shown in Figure 1 comprises a mixing device 1 for producing an additive composition 2. The mixing device 1 comprises at least one feed 3 for supplying the components for manufacturing the additive composition.
The components used to prepare the additive composition are preferably stored in separate containers. The additive composition used in the method of this invention preferably contains a grout mixture.
<Desc / Clms Page number 9>
The first component, cement, is preferably stored in one or more mobile cement-containing silos 14. Closed transport screws are provided at the bottom of the silos along which cement is fed to the mixer 1.
The grout mixture used in the process of this invention contains, in addition to cement, one or more additional components or additives, which are preferably mixed with the cement in the mixer 1. These aggregates are stored in containers provided for this purpose 15.
Water for forming the grout mixture 2 is stored in one or more water containers 16.
The speed at which the individual components are supplied to the mixing device 1 is preferably adjustable, in order to allow the concentration of the individual components to be adjusted taking into account the nature of the sludge mixture and the nature of the impurities to be immobilized . To this end, the various supply systems 3 can be controlled, for example, by a central control unit 6, which is, for example, computer-controlled.
The mixing device 1 comprises means 4, for example a turbo mixer, for mixing the individual components in order to obtain as homogeneous a grout mixture as possible. As soon as the desired degree of mixing of the components has been achieved and a grout mixture with sufficient homogeneity has been obtained, the grout mixture is transported to a buffer vessel 17 and temporarily stored therein. For transporting the grout mixture 2, use can for instance be made of a low or high pressure pump 26 or any other device known to the skilled person.
A cleaning installation is preferably also provided for cleaning the mixing device 1 and the low or high pressure pump.
<Desc / Clms Page number 10>
The grout mixture 2 is transported from the buffer tank 17 or from the mixing device 1 to an injection unit 7 for injecting the grout mixture 2 into the sludge 10. It is thereby possible to premix all the components of the grout mixture and via a feed line 29 of transporting the mixer 1 to the injection unit 7. It is also possible to transport one or more additives via separate supply lines to the injection unit 7 and to mix the components in the injection unit.
This injection unit 7 comprises an arm 21, a rotor head 18 being mounted on the end of the arm. The rotor head 18 can comprise both a horizontal and a vertical axis of rotation or only one of them. The rotor head 18 is provided with at least one blade. The rotor head comprises one or more blades 9 which are preferably elongated and, for example, assume the shape of a cylinder. The rotor head ensures that the sludge is mechanically detached.
The rotor head 18, preferably each blade 9 of the rotor, is provided with one or more injection openings 20, along which the grout mixture is injected into the sludge under increased pressure. Two types of injection openings are preferably distinguished. The first injection openings 20 'are provided for injecting the additive composition in the direction of rotation of the vane 9 under a high pressure, between 50 and 2000 bar. The second injection openings 20 "are provided for injecting the additive composition in a direction opposite to the direction of rotation of the vane 9, under a low pressure between 5 and 50 bar. The injection openings 20 can be placed at various locations on the vane 9, but are preferably located at the front, rear, near or at the end of the vanes 9.
Preferably, the outflow direction of the injection openings 20 is adjustable, for injecting the additive composition at a position in front, behind, next to or at the level of the blades. The number of injection openings of the first and second type as well as their positioning will usually be determined by those skilled in the art
<Desc / Clms Page number 11>
are chosen taking into account the nature of the sludge layer, the desired injection pressure, the desired injection flow rate and the degree of mixing, and is chosen such that dead spots where no injection occurs are avoided as much as possible.
In order to make it possible to process a relatively large sludge surface area without the necessity of displacing the rotor head 18, the rotor head 18 is preferably mounted on an arm 21 which is displaceable from and to a mounting point 24. The attachment point is, for example, on a second arm 22, which is placed on a movable frame 8. The tiltable mounting of the rotor head 18 allows to change the direction of rotation of the head and to change the impact on the layer to be processed. This offers the advantage that the layer thickness processed by the device can be varied and adapted to the circumstances. This offers, for example, the advantage that the layer thickness processed by the device can be varied taking into account the tides.
It is also possible to pivot the arm 21. This can be achieved, for example, by mounting the arm 21 with rotor head 18 on a ladder of a cutter piston or a similar device. This device is shown in Figure 5.
A cutter piston 23 comprises a pontoon 19 on which there is a spud pole 27 for anchoring the pontoon.
The pontoon 19 comprises a side anchor 28 on opposite sides. By swinging and celebrating the side anchors relative to the side of the pontoon, a swinging movement of the pontoon is generated. Due to the swinging movement of the pontoon 19, the arm and injection unit 7 mounted on the ladder also performs a swinging movement and a surface can be machined with the width of the swinging movement of the pontoon.
According to a preferred embodiment, the spud pole 27 is placed in a movable pole carriage. Through the
<Desc / Clms Page number 12>
By moving the pole carriage, the pontoon can be moved forward or backward at the end of a swinging movement, in order to process a larger surface.
It is also possible to mount the arm on a bucket dredger or a similar device. In that case, the pontoon is usually anchored by means of a bow anchor, which is provided with four laterally mounted anchors. The pontoon also contains a rear anchor. By alternately lifting and celebrating each of the anchors, a swinging movement is generated around the bow anchor.
Celebrating the bow anchor and pulling the rear anchor allows the pontoon to perform a forward or backward displacement, so that a surface can be machined with a width determined by the ponton's swinging movement.
<Desc / Clms Page number 13>
List of used references.
1. mixing device 2. grout mixture 3. supply of grout mixture components 4. mixing device 5. outlet mixing device for grout mixture 6. control unit 7. injection unit 8. swivel crane 9. blade 10. drilling mast 11. sludge 12. cover layer 13. water layer 14. silo 15 aggregate container 16. water container 17. connector for injection unit 18. rotor head 19. pontoon 20. injection openings 21. arm 22. second arm 23. cutter piston 24. attachment point 25. drive motor 26. pump 27. spud pole 28. side anchor 29 supply line