BE1020654A4 - Werkwijze en inrichting voor het bepalen van de hydrostatische druk in een vloeibare mass. - Google Patents

Description

Werkwijze en inrichting voor het bepalen van de hydrostatische druk in een vloeibare massa

De uitvinding heeft betrekking op een inrichting en werkwijze voor het bepalen van de hydrostatische druk in een vaste stof/vloeistof mengsel. De uitvinding betreft eveneens een werkwijze voor het verkrijgen van informatie over een massa vaste, bezonken stof in een vaste stof/vloeistofmengsel onder gebruikmaking van de inrichting.

De uitvinding zal hieronder worden toegelicht in het kader van een processtap die wordt toegepast bij het reinigen van grond. De uitvinding is hiertoe echter geenszins beperkt en de uitgevonden inrichting en werkwijze kunnen eveneens worden toegepast voor het bepalen van de hydrostatische druk in een vaste stof/vloeistof mengsel in andere gebieden zoals bijvoorbeeld in de geotechniek in het algemeen, in de milieutechniek, en/of bijvoorbeeld voor het bepalen van bezinking in (olie)opslagtanks of voor het verkrijgen van informatie over een gedeeltelijk bezinkbare vloeibare lading in een scheepsruim.

Er is grote behoefte aan het opwerken van land, met name in stedelijke gebieden, nadat daar vervuilende installaties zoals chemische en petrochemische inrichtingen bijvoorbeeld zijn ontmanteld en verwijderd. Het opwerken creëert bebouwbare grond waarop onroerend goed zoals complexen voor sport en vrije tijd, parken, woonhuizen en dergelijke kunnen worden verwezenlijkt. In een typisch opwerkingsproces wordt verontreinigde grond afgegraven, naar een reinigingsinrichting getransporteerd en aldaar verwerkt waarbij vervuild residu wordt gestort op zorgvuldig gereguleerde stortterreinen. De beschikbare reinigingsprocessen kunnen fysische, chemische en microbiologische behandelingen omvatten, waarbij in bepaalde processtappen water of een andere vloeistof kan worden toegevoegd, en waarbij scheidingstechnieken een belangrijke rol spelen..'

Een reinigingsproces kan in verschillende stadia worden uitgevoerd, waarbij een voorbehandeling bijvoorbeeld is gericht op het uit de grond verwijderen van grotere voorwerpen door zeven bijvoorbeeld, het uit de grond verwijderen van ijzerhoudende voorwerpen door magnetisme toe te passen, het van grind ontdoen van de grond door een vibrerende zeef te gebruiken enz.. Een belangrijk onderdeel van een reinigingsinrichting omvat een opstroomkolom. In een dergelijke opstroomkolom wordt de voorbehandelde grond van onderaf met waterstralen geïnjecteerd waardoor de grond tenminste gedeeltelijk fluïdiseert. De in een dergelijk vaste stof/vloeistofmengsel aanwezige lichtere (verontreinigde) deeltjes komen bovendrijven en worden via een overloop afgevoerd. De zwaardere deeltjes zullen geleidelijk op de bodem bezinken en een aangroeiende zandlaag, sliblaag of zand/sliblaag vormen. Deze laag kan bij voldoende dikte worden afgevoerd via een afvoer.

Het is van groot belang informatie over de lading in de opstroomkolom te verkrijgen.

Zo hangt bijvoorbeeld het moment van afVoeren van de lading af van de karakteristieken van de lading (zand, slib of een mengsel daarvan), waarbij een verkeerde keuze de opstroomkolom kan verstoppen waardoor deze dient gedemonteerd en manueel leeggeschept te worden. Ook kunnen eisen worden gesteld aan de kwaliteit van de lading van de opstroomkolom.

De maximale vulhoogte van de opstroomkolom wordt bepaald door de hoogtestand van een in de opstroomkolom aanwezige overloop. De in de opstroomkolom verzamelde zwaardere gronddeeltjes zullen na enige tijd bezinken en aldus in de opstroomkolom een bezonken laag vormen van min of meer korrelvast gestapelde grovere deeltjes, welk laag in hoogte toeneemt naarmate het fluïdiseren vordert. Bovenop de bezonken laag vormt zich een niet-bezonken laag van in water zwevende in hoofdzaak korrelcontactloze fijnere deeltjes (een suspensie). Door de overloop in een hoogste stand te plaatsen wordt de opstroomkolom maximaal gevuld. Zodra het niveau van het opgezogen vaste stof/water mengsel de bovenzijde van de overloop bereikt loopt mengsel via de overloop naar een afvoer. Door overeenkomstig de uitvinding reeds tijdens het beladen informatie te verkrijgen over de lading in de opstroomkolom kan de beslissing om al dan niet door te laden met overloop ofwel de lading af te voeren worden bespoedigd, waardoor vastlopen van de opstroomkolom kan worden vermeden.

Het is bekend de hoogte (waaruit het volume volgt) en het gewicht van de lading in de opstroomkolom te bepalen. De hoogte van de lading kan bijvoorbeeld worden bepaald door middel van akoestische signalen, terwijl het gewicht van de lading bijvoorbeeld bepaald kan worden door de opstroomkolom op een balans te plaatsen. Uit de hoogte en het gewicht van de lading kan een gemiddelde dichtheid bepaald worden. Deze gemiddelde dichtheid geeft echter geen verdere informatie over de lading en of deze bijvoorbeeld, al dan niet gedeeltelijk, bezonken dan wel in suspensie is.

In een andere bekende werkwijze kan het topniveau van de bezonken vaste stof, bijvoorbeeld zand, op benaderende wijze en op discrete plaatsen gepeild worden door het neerlaten van een peillood door het grondmengsel. Deze werkwijze is echter onnauwkeurig.

In nog een andere bekende werkwijze wordt een meting verricht van de hydrostatische druk in het vaste stof/vloeistofmengsel. Uit de meting van de hydrostatische druk kan de hoogte van de vloeistofkolom in de opstroomkolom worden bepaald, en door deze hoogte met het gemeten ladingsniveau te vergelijken is het mogelijk de hoeveelheid bezonken vaste stof, zoals zand, in het mengsel te bepalen. In theorie laat deze werkwijze toe op geautomatiseerde wijze informatie te verkrijgen over de grondlading, waarbij de resultaten van de metingen continu worden doorgegeven aan een computer die de afleiding van de informatie uitvoert, waarbij op elk moment inzicht bestaat in de karakteristieken van de lading.

Gebleken is echter dat de bekende werkwijzen leiden tot onnauwkeurige en/of te laattijdig beschikbare resultaten.

Een doel van de onderhavige uitvinding is derhalve om een inrichting en werkwijze te verschaffen waarmee snel en op nauwkeurige wijze de hydrostatische druk in een vaste stof/vloeistof mengsel kan worden bepaald. Een ander doel betreft het verschaffen van een inrichting voor het verkrijgen van informatie over een massa bezonken, vaste stof in een vaste stof/vloeistofmengsel.

De uitvinding verschaft daartoe een inrichting omvattende een behuizing waarvan een wanddeel een poreus element omvat dat doordringbaar is voor de vloeistof, en die verder een op het poreuze element aansluitende vloeistofkamer omvat en een onder tussenkomst van een afsluitelement op de vloeistofkamer aansluitende druksensor; waarbij de vloeistofkamer een inlaat voor een spoelvloeistof omvat, en het poreuze element doordringbaar is voor de spoelvloeistof.

De uitvinding betreft eveneens een werkwijze voor het bepalen van de hydrostatische druk in een vaste stof/vloeistof mengsel, zoals een grondlading in een opstroomkolom, waarbij de inrichting in de vloeibare massa wordt ondergedompeld waarbij mengselvloeistof door het poreuze element dringt; een spoelvloeistof via de inlaat van de vloeistofkamer in de vloeistofkamer wordt gebracht onder dusdanige druk dat nagenoeg geen vaste stof door het poreuze element dringt; en de op het poreuze element inwerkende hydrostatische druk onder tussenkomst van de spoelvloeistof in de vloeistofkamer en het afsluitelement wordt doorgegeven aan de druksensor. Door de inrichting in een meetpunt op een bepaalde diepte van het vaste stof/vloeistof mengsel te brengen kan op nauwkeurige wijze de hydrostatische druk in dat meetpunt worden bepaald. De nauwkeurigheid van de meting wordt onder andere verhoogd door de spoelvloeistof via de inlaat van de vloeistofkamer in de vloeistofkamer te brengen onder dusdanige druk, of met dusdanig, eventueel variabel, of gepulseerd debiet dat nagenoeg geen vaste stof door het poreuze element dringt; en de op het poreuze element inwerkende hydrostatische druk onder tussenkomst van de spoelvloeistof in de vloeistofkamer en het afsluitelement door te geven aan de druksensor.

De inrichting volgens de uitvinding kan in beginsel elk geschikt type druksensor omvatten, zoals bijvoorbeeld een piëzometer. In het kader van onderhavige aanvraag wordt met poreus element een element bedoeld dat doorlaatbaar is voor de vloeistof van het vaste stof/vloeistofmengsel.

In een in een opstroomkolom of andere omgeving verzameld vaste stof /watermengsel wordt de totale druk, na aftrek van de atmosferische druk, in een meetpunt op een bepaalde diepte bepaald door de gemeten hydrostatische druk en door de korrelspanning. De hydrostatische druk hangt in het meetpunt enkel af van het vloeistofniveau in het bassin, van de zwaartekrachtversnelling en van de vloeistofdichtheid, en wordt gegeven door het product van bovengenoemde drie grootheden. De korrelspanning wordt veroorzaakt door direct contact tussen korrels, waarbij de korrels in een horizontaal vlak het gewicht van de erboven liggende korrels doorgeven aan een onderliggende laag, verminderd met de Archimedes kracht in geval ze zich in een vloeistof bevinden.

Volgens een uitvoeringsvorm, van de inrichting volgens de uitvinding omvat de vloeistofkamer een uitlaat voor de spoelvloeistof. Op deze wijze wordt geen of slechts beperkt bijkomende druk (bovenop de hydrostatische druk van het vaste stof/vloeistofmengsel) opgebouwd in de vloeistofkamer. Het heeft voordelen wanneer de uitlaat het poreuze element omvat en het poreuze element doordringbaar is voor de spoelvloeistof. Op deze wijze kan de druk in de vloeistofkamer dusdanig worden ingesteld dat er een stroming uit de vloeistofkamer doorheen het poreuze element ontstaat, waarbij nog minder vaste stof door het element in de vloeistofkamer terecht kan komen. Hierdoor wordt de kans op verstopping en dus een foutieve meting verder verminderd.

Volgens een verdere uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding omvat deze verder op de inlaat aangesloten pompmiddelen om de spoelvloeistof onder druk in de vloeistofkamer te brengen. Deze uitvoeringsvorm heeft met name voordelen naarmate de vaste stofdeeltjes in het vaste stof/vloeistofmengsel kleiner zijn of de vaste stof deeltjesverdeling kleinere deeltjes omvat.

Weer een andere uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding wordt gekenmerkt doordat de pompmiddelen zijn ingericht om de spoelvloeistof onder een vooropgesteld constant debiet in de vloeistofkamer te brengen. Hierbij hangt de druk in de vloeistofkamer onder andere af van de weerstand die de spoelvloeistofstroom ondervindt bij het doorstromen van de uitlaat, en in het bijzonder van het poreuze element. Onderhavige uitvoeringsvorm laat toe de werking van de inrichting af te stemmen op de eigenschappen van het vaste stof/vloeistofmengsel, waarbij de eigenschappen de grootteverdeling van de vaste stofdeeltjes kunnen omvatten, de vorm van de deeltjes, fysische eigenschappen van de deeltjes zoals hun oppervlaktespanning, en dies meer.

Volgens een verder verbeterde uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding zijn de pompmiddelen ingericht om de spoelvloeistof onder een vooropgesteld intermitterend constant debiet in de vloeistofkamer te brengen. Met intermitterend constant debiet wordt een debietprofiel met de tijd aangeduid dat periodes van constant debiet omvat, waarbij het debiet per periode kan verschillen. Zo kan het debiet gedurende bepaalde periodes een positieve waarde aannemen en in andere periodes naar nul variëren. Een dergelijk pulserend debiet blijkt de nauwkeurigheid van de meting van de hydrostatische druk ten goede te komen. Het is ook mogelijk de pompmiddelen dusdanig in te richten dat het debietprofiel een zaagtandprofiel vormt in de tijd, of enig ander periodiek pulserend profiel.

In nog een verdere uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding omvatten de pompmiddelen een uitlaatklep voor het regelen van de pompdruk in de vloeistofkamer. Onderhavige uitvoeringsvorm maakt het mogelijk de druk in de vloeistofkamer tenminste tijdelijk af te laten wanneer deze dusdanig hoog is opgelopen dat de meting van de hydrostatische druk erdoor dreigt te worden verstoord of erdoor wordt verstoord. Andere manieren van drukregeling zijn echter tevens mogelijk, in het bijzonder het toepassen van een pomp met variabel toerental, een constant debiet pomp, en/of verdere alternatieven.

Het afsluitelement van de inrichting volgens de uitvinding vormt de verbinding tussen de vloeistofkamer en de druksensor. Volgens een uitvoeringsvorm van de inrichting is het afsluitelement in hoofdzaak ondoordringbaar voor de vloeistof, en met meer voorkeur eveneens in hoofdzaak ondoordringbaar voor de spoelvloeistof. Het afsluitelement verbindt de vloeistofkamer met de druksensor en kan in beginsel elk element omvatten dat in hoofdzaak ondoordringbaar is voor de vloeistof, en met meer voorkeur eveneens voor de spoelvloeistof. Een bijzonder geschikt afsluitelement omvat een voor de vloeistof in hoofdzaak ondoordringbaar membraan. Desgewenst is de inrichting voorzien van een op zich bekende atmosferische drukcompensatie.

Volgens de uitvinding wordt eveneens een werkwijze voor het bepalen van de hydrostatische druk in een vaste stof/vloeistof mengsel, zoals een grondlading in een opstroomkolom, verschaft. In de werkwijze wordt een inrichting volgens één der besproken uitvoeringsvormen in het vaste stof/vloeistof mengsel ondergedompeld waarbij mengselvloeistof door het poreuze element dringt; een spoelvloeistof via de inlaat van de vloeistofkamer in de vloeistofkamer wordt gebracht onder dusdanige druk of debiet dat nagenoeg geen vaste stof door het poreuze element dringt; en de op het poreuze element inwerkende hydrostatische druk onder tussenkomst van de spoelvloeistof in de vloeistofkamer en het afsluitelement wordt doorgegeven aan de druksensor.

In een uitvoeringsvorm van de werkwijze wordt deze gekenmerkt doordat de spoelvloeistof middelen omvat ter verbeterde doorspoeling, in het bijzonder HC1 ter ontkalking, en/of een ultrasone bron wordt toegepast.

In een uitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de uitvinding wordt de spoelvloeistof in de vloeistofkamer gebracht onder dusdanige druk dat de spoelvloeistof door het poreuze element dringt.

De spoelvloeistof kan in beginsel elke vloeistof zijn die kan verpompt worden door de pompmiddelen, en die door het poreuze element kan doordringen. Bij voorkeur echter omvat de spoelvloeistof water.

In een uitvoeringsvorm van de werkwijze wordt de spoelvloeistof onder druk in de vloeistofkamer gebracht onder tussenkomst van op de inlaat aangesloten pompmiddelen. Het afsluitelement en de drukken worden hierbij dusdanig gekozen dat bij voorkeur in hoofdzaak geen vloeistof en/of spoelvloeistof door het afsluitelement doordringt.

Het heeft voordelen als de spoelvloeistof onder een vooropgesteld constant debiet in de vloeistofkamer wordt gebracht. Hoewel het debiet binnen brede grenzen kan worden gekozen zijn geschikte debieten deze waarbij nagenoeg geen vaste stof door het poreuze element dringt zodat verstopping van dit element in hoofdzaak wordt voorkomen. Geschikte debieten hangen af van onder andere de grootte van de waterkamer, een minimale beïnvloeding van de dichtheid van de grondlading van de opstroomkolom, de hoeveelheid beschikbaar zuiver water/spoelvloeistof, de toelaatbare drukken voor meetinstrument en pomp, en dergelijke meer. Geschikte debieten zijn bij voorkeur relatief laag in de orde van grootte van liters per uur. Bijzonder geschikte debieten zijn gelegen tussen 0,1 en 20 1/u, met meer voorkeur tussen 0,5 en 10 1/u en met de meeste voorkeur tussen 1 en 5 1/u.

In een andere uitvoeringsvorm van de werkwijze wordt de spoelvloeistof intermitterend onder een vooropgesteld constant debiet in de vloeistofkamer gebracht. Een dergelijk in de tijd pulserend debietprofïel zorgt voor een nog nauwkeuriger meting van de hydrostatische druk in het vaste stof/vloeistofmengsel.

Het heeft hierbij voordelen indien de pompmiddelen regelbaar zijn, en bij voorkeur een uitlaatklep omvatten, en de pompdruk in de vloeistofkamer wordt geregeld door de uitlaatklep te openen en/of te sluiten. Een verder voordeel van de regelklep is dat bijvoorbeeld bij grote hoogteverschillen tussen pomp en meettoestel vacuümvorming in de toevoerleiding kan worden tegengegaan.

De hierboven beschreven inrichting en werkwijze volgens de uitvinding laten toe in een relatief kort tijdsbestek een nauwkeurige meting van de hydrostatische druk in een vaste stof/vloeistofmengsel te verkrijgen op een bepaalde diepte, bijvoorbeeld in een opstroomkolom, of in een watermassa, zoals een rivier, zee. Aan de hand hiervan kan op nauwkeurige wijze informatie worden verkregen over het vaste stof/vloeistofmengsel in de watermassa, in het bijzonder over een grondlading in een opstroomkolom van een reinigingsinrichting.

De uitvinding heeft derhalve eveneens betrekking op een werkwijze voor het verkrijgen van informatie over een massa vaste, bezonken stof in een vaste stof/vloeistofmengsel in een watermassa, in het bijzonder de grondlading in een opstroomkolom, waarbij de hoogte van het vaste stof/vloeistofmengsel niveau wordt bepaald, de hydrostatische druk nabij de bodem van het bassin wordt gemeten door middel van één van de uitvoeringsvormen van de werkwijze volgens de uitvinding, en de informatie wordt afgeleid uit beide metingen.

In een uitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de uitvinding kunnen in een vaste stof/vloeistofmengsel de hoeveelheid bezonken vaste stof én de hoeveelheid vaste stof in suspensie worden bepaald. Hiertoe worden een aantal metingen gecombineerd, in het bijzonder een meting van de hydrostatische druk volgens de uitvinding, waaruit op nauwkeuriger wijze dan in de stand der techniek de hoogte van de vloeistofkolom in de opstroomkolom kan worden bepaald, en een meting van de totale druk nabij de bodem van de opstroomkolom. Door de gemeten hydrostatische druk nabij de bodem te vergelijken met de gemeten totale druk nabij de bodem kan bijvoorbeeld afgeleid worden of de lading een in hoofdzaak homogeen mengsel betreft (in welk geval beide drukken nagenoeg gelijk zijn) of dat de lading integendeel een heterogeen mengsel betreft van een vaste stof in een vloeistof (in welk geval beide drukken verschillen). Een totale drukmeting is eenvoudig uit te voeren, bijvoorbeeld door het plaatsen van een weegcel in het meetpunt. Uit beide drukmetingen, en een meting van de hoogte van het vaste stof/vloeistof mengsel, worden vervolgens de dichtheid van het totale mengsel (uit de totale drukmeting) en de dichtheid van de vloeistof of suspensie (uit de hydrostatische drukmeting) bepaald. Uit beide dichtheden wordt vervolgens de totale hoeveelheid vaste stof of TDS van het mengsel berekend. Uit het verschil tussen de gemeten hydrostatische en totale druk volgt de hoeveelheid bezonken vaste stof. Het verschil tussen de totale hoeveelheid vaste stof of TDS en de hoeveelheid bezonken vaste stof geeft de hoeveelheid vaste stof in suspensie, terwijl de verhouding van de hoeveelheid bezonken vaste stof en de totale hoeveelheid vaste stof het percentage bezonken vaste stof oplevert. Het is van belang op te merken dat de inrichting volgens de uitvinding een continue meting toelaat waardoor het percentage bezonken vaste stof in het vaste stof/vloeistof mengsel ten allen tijde kan worden gevolgd. Verder kan volgens de uitvinding het percentage bezonken vaste stof informatie geven over de korrelverdeling van de vaste stof in het mengsel.

De inrichting en werkwijze volgens de uitvinding laten bijvoorbeeld toe voor een combinatie van slib en zand te bepalen hoeveel tonnen droge stof bezonken materiaal (dus eerder zand) en hoeveel tonnen droge stof niet bezonken (in suspensie) materiaal (dus eerder slib) er aanwezig is in een vaste stof/vloeistofmengsel.

Het zal verder duidelijk zijn dat de uitvinding niet is beperkt tot het gebruik van één inrichting volgens de uitvinding maar dat desgewenst meerdere inrichtingen in het bassin in het vaste stof/vloeistofmengsel worden ondergedompeld om op verschillende meetpunten tegelijkertijd de hydrostatische en/of totale druk te meten.

De werkwijze en inrichting volgens de uitvinding zullen nu verder worden toegelicht aan de hand van de volgende figuren, zonder dat de uitvinding daartoe overigens wordt beperkt. In de figuren toont: figuur 1 een schematisch zijaanzicht van een opstroomkolom voorzien van een uitvoeringsvorm van een inrichting volgens de uitvinding; figuur 2A een schematisch zijaanzicht van een uitvoeringsvorm van een inrichting volgens de uitvinding; figuur 2B een schematisch zijaanzicht van een detail van de in figuur 2A getoonde uitvoeringsvorm; figuur 3A een voorbeeld van het door bekende werkwijzen gemeten verloop van het volume en de massa in functie van de tijd van een zand/vloeistoflading in een opstroomkolom; figuur 3B een voorbeeld van het door een uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding gemeten verloop van de hydrostatische druk in de waterkamer van de inrichting en het afgeleide verloop van de hydrostatische druk onderaan in de zand/vloeistoflading van figuur 3A, alsook het verloop van de door een weegcel gemeten totale druk onderaan in de zand/vloeistoflading van figuur 3A; en figuur 3C een voorbeeld van het door een uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding afgeleide verloop van het percentage bezonken massa in verhouding tot de totale massa droge stof van de zand/vloeistoflading van figuur 3A.

De inrichting volgens de uitvinding maakt het mogelijk om op nauwkeurige wijze informatie te verkrijgen over de grondlading in de opstroomkolom van een reinigingsinrichting. Onder verwijzing naar figuur 1 omvat een dergelijke reinigingsinrichting onder andere (slechts een deel wordt getoond) een frame 1 waarin een opstroomkolom 2 is opgenomen. De opstroomkolom 2 wordt gevoed met verontreinigde grond dat via een afvoerleiding 5 die op een cycloon 3 is aangesloten wordt aangevoerd aan de opstroomkolom 2 door een aanvoerleiding 6 volgens de pijl 4.

De opstroomkolom 2 is geschikt om het door de leiding 6 aangevoerde (deels) verontreinigde grondmengsel op te nemen. Aan de onderzijde van opstroomkolom 2 wordt water 7 via een aantal inlaten 8 in het grondmengsel gespoten waardoor dit fluïdiseert. Hierdoor ontstaat in de opstroomkolom 2 een vaste stof/vloeistofmengsel. De in een dergelijk vaste stof/vloeistofmengsel aanwezige lichtere (verontreinigde) deeltjes komen bovendrijven en worden via overlopen 9 volgens de pijlen 10 afgevoerd voor verdere behandeling. De zwaardere deeltjes zullen geleidelijk op de bodem van de opstroomkolom 2 bezinken en een aangroeiende bezonken zandlaag, sliblaag of zand/sliblaag 20 vormen. Wanneer de hoeveelheid bezonken materiaal te groot wordt, wordt afwisselend één van de (niet getoonde) bodemdeuren gedurende een korte tijdspanne opengezet, zodat een teveel aan bezonken materiaal kan afgevoerd worden.

De laag 20 kan bij voldoende dikte eventueel ook worden afgevoerd via een afvoer 11 volgens de pijl 12. Indien deze laag te dik wordt zal de opstroomkolom 2 verstoppen en dient deze leeggeschept te worden. Op de bezonken laag 20 kan zich, afhankelijk van de samenstelling van het vaste stof/vloeistofmengsel, eventueel een laag 21 vormen, die een waterige suspensie van niet bezonken verontreinigd grondmateriaal omvat. Mits het volume en de massa in de tank aan de hand van bestaande technieken te meten, laat de uitvinding toe de hoeveelheid bezonken materiaal op elk tijdstip te berekenen, en te anticiperen op een te grote hoeveelheid bezonken materiaal.

Een uitvoeringsvorm van de inrichting 100 voor het bepalen van de hydrostatische druk in een vaste stof/vloeistofmengsel wordt getoond in figuren 2A en 2B. De getoonde uitvoeringsvorm omvat een behuizing 101 waarvan een wanddeel 102 een poreus element 103 omvat, bijvoorbeeld een poreus keramisch element, dat doordringbaar is voor de vloeistof van het grondmengsel, in casu de waterfractie. Op het poreuze element 103 is een waterkamer 104 aangesloten, die onder tussenkomst van een afsluitelement in de vorm van membraan 105 aansluit op een druksensor 106. De waterkamer 104 heeft een afsluitbare inlaat 116 waardoorheen een spoelvloeistof 107 (zie de pijl in figuur 2B) onder druk kan worden toegevoerd aan de waterkamer 104 door middel van op de inlaat 116 aangesloten pompmiddelen in de vorm van een toevoerleiding 108 en een volumetrische pomp 109. Een geschikte spoelvloeistof 107 omvat water.

Opgemerkt wordt dat de spoelvloeistof een vloeistof moet zijn. Een gas zoals lucht bijvoorbeeld geeft niet het gewenste resultaat. De pomp 109 bevindt zich in de getoonde uitvoeringsvorm op een bordes 13 dat aan het frame 1 van de reinigingsinrichting is bevestigd maar deze pomp kan zich ook onder het niveau van de grondlading (20, 21) in de opstroomkolom 2 bevinden. Omdat het poreuze element 103 doordringbaar is voor de spoelvloeistof 107 zal deze door de in de waterkamer 104 ontwikkelde druk tenminste gedeeltelijk door het poreuze element 103 naar buiten treden waar zij in contact komt met de omringende grondlading 20 (of 21). Het afsluitmembraan 105 is in de getoonde uitvoeringsvorm ondoordringbaar voor de vloeistof van het vaste stof/vloeistofmengsel, in casu het water in het verontreinigde grondmengsel 20, en tevens ondoordringbaar voor de spoelvloeistof 107. De hoogste nauwkeurigheid wordt bereikt wanneer de pomp 109 de spoelvloeistof 107 onder een vooropgesteld constant debiet in de waterkamer 104 brengt, en in het bijzonder volgens een in de tijd pulserend patroon, waarbij het debiet ‘schakelt’ tussen twee of meerdere niveaus.

De pomp 109 en/of de toevoerleiding tussen de pomp 109 en de inlaat 116 is bij voorkeur voorzien van regelmiddelen, bijvoorbeeld in de vorm van een (niet getoonde) uitlaatklep, voor het regelen van het pompdebiet in de waterkamer 104.

De druksensor 106 kan elke geschikte druksensor omvatten, zoals drukcellen gebaseerd op de toepassing van rekstrookjes bijvoorbeeld. Ook is het mogelijk piëzometer druksensoren toe te passen zoals een standpijp, waarbij water via een filter van onder af door de pijp tot een van de druk afhankelijk niveau stijgt, trillende draadpiëzometers, en/of pneumatische piëzometers.

Met de inrichting kan op nauwkeurige wijze de hydrostatische druk in een vaste stof/vloeistoflading (20, 21) worden bepaald. Aan de hand van dergelijke metingen in één of meerdere meetpunten nabij de bodem van de opstroomkolom 2 kan informatie worden verkregen over de lading (20, 21) in de opstroomkolom 2. In een dergelijke werkwijze wordt in een uitvoeringsvorm de totale druk nabij de bodem van de opstroomkolom 2 gemeten of op andere wijze bepaald, evenals de hydrostatische druk in overeenstemming met de uitvinding. De totale druk in de grondlading (20, 21) kan op elke wijze worden bepaald, bijvoorbeeld door een weegcel of totale druk meetcel te plaatsen in het meetpunt.

Door de gemeten hydrostatische druk nabij de bodem te vergelijken met de gemeten totale druk nabij de bodem kan afgeleid worden of de lading een in hoofdzaak homogeen mengsel betreft (in welk geval beide drukken nagenoeg gelijk zijn) of dat de lading integendeel een heterogeen mengsel betreft van een vaste stof in een vloeistof (in welk geval beide drukken verschillen).

Figuur 3A illustreert het verloop van het volume 125 (in m3) en de massa 130 (in ton) van een in een opstroomkolom aanwezig zand/vloeistofmengsel. Het volume en de massa worden gemeten door bestaande technieken, zoals weging bijvoorbeeld. De regelmatige dippen in de gemeten verlopen duiden op het kortstondig openzetten van de bodemdeuren van de opstroomkolom zodat een teveel aan bezonken materiaal wordt afgevoerd en dus massa en volume verdwijnt.

In figuur 3B wordt het door een uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding gemeten verloop van de hydrostatische druk 135 in de waterkamer van de inrichting getoond. Het verloop van de hydrostatische druk 135 is intermitterend omdat op regelmatige tijdstippen de waterkamer wordt gespoeld. Uit de gemeten hydrostatische druk 135 in de waterkamer kan op eenvoudige wijze het verloop van de hydrostatische druk 115 onderaan in het zand/vloeistofmengsel worden afgeleid. Figuur 3B illustreert dat voor het zand/vloeistofmengsel van figuur 3A het door een bestaande techniek gemeten verloop van de totale druk 110 (in bar) in functie van de tijd 120 niet overeenkomt met het door de inrichting volgens de uitvinding gemeten verloop van de hydrostatische druk 115 (in bar) in de grondlading in functie van de tijd 120. De hogere waardes van de totale druk 110 worden veroorzaakt door het aandeel van de korrelspanning tussen de zandkorrels in de gemeten totale druk. Een dergelijk verschil duidt er dus op dat sprake is van een heterogene zand/water- of zand/sliblading.

Figuur 3C tenslotte illustreert het uit een uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding afgeleide verloop van het percentage bezonken massa 140 (in %) in verhouding tot de totale massa droge stof van het mengsel van figuur 3A. De stijgende lijngedeeltes duiden op een toename van bezonken materiaal ten opzichte van de totale massa materiaal. De plotse afnamen duiden op het openen van de bodemdeuren en het afvoeren van bezonken materiaal. De inrichting volgens de uitvinding laat toe op nauwkeurige wijze het verloop van genoemde verhouding te meten zodat op elk moment kan worden bepaald of de bezonken lading moet worden afgevoerd om problemen zoals verstopping te voorkomen. Ook is het mogelijk nauwkeurig te bepalen wanneer voldoende bezonken materiaal werd afgevoerd.

De vakman zal begrijpen dat de uitvinding niet beperkt is tot het hierboven geïllustreerde uitvoeringsvoorbeeld van de werkwijze en inrichting volgens de uitvinding, maar dat aanpassingen en variaties kunnen worden uitgevoerd binnen het kader van door de aangehechte conclusies bepaalde beschermingsomvang. Zo zal het duidelijk zijn dat de werkwijze en inrichting volgens de uitvinding ook kunnen worden toegepast in andere vaste stof/vloeistofmengsels dan grondladingen in een opstroomkolom, zoals bijvoorbeeld in oliemengsels van olietanks of gedeeltelijk bezinkbare vloeibare ladingen in een scheepsruim.

Claims (22)

1. Inrichting (100) voor het bepalen van de hydrostatische druk in een vaste stof/vloeistof mengsel (20, 21), de inrichting omvattende een behuizing (101) waarvan een wanddeel een poreus element (103) omvat dat doordringbaar is voor de vloeistof (20, 21), en die verder een op het poreuze element (103) aansluitende vloeistofkamer (104) omvat en een op de vloeistofkamer (104) aansluitende druksensor (106), waarbij de vloeistofkamer (104) een inlaat (116) voor een spoelvloeistof (107) omvat, en het poreuze element (103) doordringbaar is voor de spoelvloeistof (107).

2. Inrichting volgens conclusie 1, waarbij de druksensor (106)op de vloeistofkamer (104) is aangesloten onder tussenkomst van een afsluitelement (105).

3. Inrichting volgens conclusie 1 of 2, waarbij de vloeistofkamer (104) een uitlaat voor de spoelvloeistof (107) omvat anders dan het poreuze element (103).

4. Inrichting volgens één der voorgaande conclusies, verder omvattende op de inlaat (116) aangesloten pompmiddelen (109) om de spoelvloeistof (107) onder druk in de vloeistofkamer (104) te brengen.

5. Inrichting volgens één der voorgaande conclusies, waarbij het afsluitelement (105) in hoofdzaak ondoordringbaar is voor de vloeistof.

6. Inrichting volgens één der voorgaande conclusies, waarbij het afsluitelement (105) in hoofdzaak ondoordringbaar is voor de spoelvloeistof (107).

7. Inrichting volgens één der voorgaande conclusies, waarbij de pompmiddelen (109) zijn ingericht om de spoelvloeistof (107) onder een vooropgesteld constant debiet in de vloeistofkamer (104) te brengen.

8. Inrichting volgens één der voorgaande conclusies, waarbij de pompmiddelen (109) zijn ingericht om de spoelvloeistof (107) onder een vooropgesteld intermitterend constant debiet in de vloeistofkamer (104) te brengen.

9. Inrichting volgens één der voorgaande conclusies, waarbij de pompmiddelen (109) een uitlaatklep omvatten voor het regelen van de pompdruk in de vloei stofkamer (104).

10. Werkwijze voor het bepalen van de hydrostatische druk in een vaste stof/vloeistof mengsel, zoals een grondlading in een opstroomkolom, waarbij een inrichting volgens één der voorgaande conclusies in de vloeibare massa wordt ondergedompeld waarbij mengselvloeistof door het poreuze element dringt; een spoelvloeistof via de inlaat van de vloei stofkamer in de vloeistofkamer wordt gebracht onder dusdanige druk dat nagenoeg geen vaste stof door het poreuze element dringt; en de op het poreuze element inwerkende hydrostatische druk onder tussenkomst van de spoelvloeistof in de vloeistofkamer en het afsluitelement wordt doorgegeven aan de druksensor.

11. Werkwijze volgens conclusie 10, waarbij de spoelvloeistof in de vloeistofkamer wordt gebracht onder dusdanige druk dat de spoelvloeistof door het poreuze element dringt.

12. Werkwijze volgens conclusie 10 of 11, waarbij de spoelvloeistof water omvat.

13. Werkwijze volgens één der conclusies 10-12, waarbij de spoelvloeistof middelen omvat ter verbeterde doorspoeling, in het bijzonder HC1 ter ontkalking, en/of een ultrasone bron wordt toegepast. Γ

14. Werkwijze volgens één der conclusies 10-13, waarbij de spoelvloeistof onder druk in de vloeistofkamer wordt gebracht onder tussenkomst van op de inlaat aangesloten pompmiddelen.

15. Werkwijze volgens één der conclusies 10-14, waarbij in hoofdzaak geen vloeistof en/of spoelvloeistof door het afsluitelement doordringt.

16. Werkwijze volgens één der conclusies 10-15, waarbij de spoelvloeistof onder een vooropgesteld constant debiet in de vloeistofkamer wordt gebracht.

17. Werkwijze volgens één der conclusies 10-15, waarbij de spoelvloeistof intermitterend onder een vooropgesteld constant debiet in de vloeistofkamer wordt gebracht.

18. Werkwijze volgens één der conclusies 10-17, waarbij de pompmiddelen regelbaar zijn en/of een uitlaatklep omvatten en/of de vloeistofkamer een inlaatklep omvat, en de pompdruk in de vloeistofkamer wordt geregeld door de uitlaatklep en/of de inlaatklep te openen en/of te sluiten.

19. Werkwijze voor het verkrijgen van informatie over een massa bezonken vaste stof in een vaste stof/vloeistofmengsel in een bassin, in het bijzonder de grondlading in een opstroomkolom, waarbij de hoogte van het vaste stof/vloeistofmengsel niveau wordt bepaald, de hydrostatische druk nabij de bodem van het bassin wordt gemeten door middel van een werkwijze volgens één der conclusies 10-18, de totale druk nabij de bodem van het bassin wordt gemeten, en de informatie wordt afgeleid uit deze metingen.

20. Werkwijze volgens conclusie 19, waarbij de totale druk (nabij de bodem) van het bassin wordt bepaald door het totale gewicht van het mengsel te bepalen en dit te delen door de dwarse oppervlakte van het bassin.

21. Werkwijze volgens conclusie 19 of 20, waarbij de hydrostatische druk nabij de bodem wordt vergeleken met de totale druk nabij de bodem, en dat uit deze vergelijking afgeleid wordt of de lading een in hoofdzaak homogene lading is, typisch slib, of de lading integendeel een heterogeen mengsel is van een vaste stof in een vloeistof, typisch een zand/water mengsel.

22. Werkwijze volgens één der conclusies 19-21, waarbij de hydrostatische druk nabij de bodem wordt vergeleken met de totale druk nabij de bodem, en dat uit deze vergelijking het percentage bezonken lading wordt afgeleid.