DE10015587A1 - Mess-, Warn- und Schutzsystem für die Vermeidung von Flußvergiftungen - Google Patents

Abstract

Zum Schutz von Flüssen vor der Vergiftung aus Industriebetrieben wird ein Mess-, Warn- und Schutzsystem empfohlen. Für die Messung, ungewollt austretender giftiger Wassermassen aus den Industrieanlagen, wird ein Messsystem, bestehend aus stationären Knotenpunkten und aus mobilen Einzelmessstationen empfohlen. Die Stationen werden so klein gebaut, dass der Einbau und der Betrieb in Fahrzeugen, Schiffen, vor allem aber in Flugzeugen, Hubschraubern oder in Heißluftballons möglich ist. In der Luft gewinnen optische Methoden an Bedeutung. So kann die Beschaffenheit, die Farbe, die Führung und die Schaumbildung des Wassers am besten beobachtet werden. Zusätzlich kann man Proben aus dem Wasser ziehen und an Bord des Fahr-, Schwimm- oder Flugobjektes analysieren. Die Daten werden per Mikrocomputer verarbeitet und dann per Internet sowie Mobiltelefon in eine zentrale Warte geschickt. Hier entscheidet man über die Ablenkung in Auffangbecken des Flusses in Krisensituationen. DOLLAR A Als Sperrwerk gegen die vergifteten Wassermassen dienen aufblasbare Kunststoffwände, die im Normalfall auf dem Flussbett liegen, im Notfall jedoch mit geplanter Geschwindigkeit aufgeblasen werden können, siehe hierzu Fig. 3. Wasser wird in diesem Fall in ein künstliches Becken geleitet, wo es aufgefangen und behandelt werden kann. Die Becken können bei Verbesserung des technischen Zustandes der den Fluss umgebenden Betriebe für Unterhaltungs- oder für wirtschaftliche Zwecke dienen, bzw. können in ...

Description

1. Einführung

An den Flüssen befinden sich zahlreiche Industrieanlagen, die das Wasser der Flüsse für die Kühlung von chemisch-physikalischen Prozessen, für die Vermischung ihrer Substanzen mit dem Flusswasser für die Spülung und Reinigung ihrer zu verarbeitenden Materialen benutzen. Die Flüsse sind durch die zunehmende Industrialisierung stark gefährdet, weil viele Industriebetriebe nicht die notwendigen Schutzvorkehrungen für den Betrieb ihrer Anlagen treffen. Um einer Verschmutzung von Flüssen vorzubeugen, wird ein Mess-, Warn- und Schutzsystem beschrieben, das es erlaubt die Flüsse messtechnisch optimal zu überwachen und ein Eingreifsystem zu betreiben, das das Wasser bei Verschmutzungen vorrübergehend auffängt und somit Zeit für die notwendigen Schutzmaßnahmen schafft.

Diese Maßnahmen sind besonders wichtig in Gegenden, die nur über eine schwach entwickelte Infrastruktur verfügen. Hier müssen spezielle Maßnahmen ergriffen werden. Diese Maßnahmen werden in den nächsten Kapiteln beschrieben.

2. Stand der Technik

In der Geschichte der letzten Jahrzehnte gab es mehrere Unfälle an stark industrialisierten Flüssen. So sind Unfälle am Rhein nach einem Feuer bei der Schweizer Sandoz im Jahre 1988 bekannt. Damals gelangten größere Mengen Schadstoffe mit dem Löschwasser in den Rhein, weil keine entsprechenden Auffangbecken geplant und gebaut worden sind. Aus einer Goldmine in Kolumbien lief in den 90er Jahren mehrmals cyamid haltiges Klärwasser in den Fluss. Am Theiß passierte im Jahre 2000 ein ähnlicher Unfall. Häufig treten kleinere Havarien an weniger bekannten Flüssen ebenfalls auf, die jedoch nicht an die Öffentlichkeit gelangen. So sind schleichende Schwermetallvergiftungen häufig die Ursache von heimtückischen Krankheiten.

Um solche Vergiftungen zu vermeiden, sind Systeme bekannt, die dazu dienen, ungewollt aus den betrieblichen Grenzbereichen, austretende Schadstoffmassen rechtzeitig zu registrieren und ein derart schnelles Warnsystem zu betätigen, das es erlaubt, Maßnahmen gegen die weitere Verbreitung der Vergiftung einzuleiten.

Am Rhein wird ein Warnsystem aus TOC-Messgeräten betrieben, das an den Knotenpunkten der betrieblichen Kühiwasserkreisläufe installiert wurde. Tritt eine Leckage an der Trennwand zwischen dem Prozess- und dem Kühlwasserkreislauf auf, so gelangt Prozesswasser in das Kühlwasser. Bei der Erhöhung der Konzentration an organischen Kohlenstoff an den, etwa 30 Einzelkanäle zusammenfassenden Knotenpunkten wird der Zulauf zum Rhein gepresst und die Leckage muss gesucht, gefunden und beseitigt werden.

3. Eingehende Beschreibung des Mess- und Warnsystems

In Gegenden, die über eine schwach entwickelte Infrastruktur verfügen, ist es schwer, eine sehr große Anzahl von Mess-, Warn- und Eingreifsystem zu realisieren. Meist erlauben die finanziellen Mittel nicht, eine Vielzahl von Warngeräten aufzustellen. Außerdem ist häufig eine umfangreiche Schulung im breiten Feld, sogar in einem ganzen betroffenen Gebiet nötig, die die Wirksamkeit der Anlagen ebenfalls beeinflusst.

Bevorzugt können an wenig entwickelten oder unter Naturschutz stehenden Territorien solche Systeme eingesetzt werden, die aus einigen Hauptknotenpunkten, sonst aber aus mobilen Einheiten bestehen. Durch die schnelle Entwicklung der Mikrosystemtechnik in den letzten Jahren können heutzutage Mess- und Warnsystem entwickelt werden, die im kleinsten Raum, ausgeführt und somit auch im mobilen Bereich erfolgreich eingesetzt werden können. Die mobile Überwachung muss allerdings so schnell erfolgen, dass den Schutzmaßnahmen noch genügende Zeit bleibt. Aus diesem Grunde sind neben straßengebundenen Verkehrmitteln die Luftüberwachungsmaßnahmen unentbehrlich. Am besten eignen sich Hubschrauber (1) für diese Aufgabe, die

• - das visuelle Erscheinungsbild, die Farbe, Trübung, Schaumbildung der Flüsse per Kamera (4)
• - Anomalien im betrieblichen Bereich, wie Dammbruch an Klärteichen, Unfälle an Armaturen feststellen können
• - Proben aus dem Wasser nehmen und sie sofort am Flugobjekt (3) untersuchen und
• - die Ergebnisse durch moderne Kommunikationsmittel an zentrale Stellen weiterleiten können, siehe Fig. 1.

Die Ergebnisse können per Funk, am besten jedoch per Funktelefon (Handy) (10) zur Dispatcherzentrale (12) geleitet werden. Diese Methode erlaubt den Einsatz von Mikrocomputern (9), die wiederum die Einbindung der Daten ins Internet ermöglichen, siehe Fig. 2. Durch diese Maßnahmen sind Vergleiche mit Umweltnormen nötig. Diese Umweltnormen mit örtlichen Vorgaben hinsichtlich der Wasserqualität, sowie die zeitlich objektive Auswertung von Veränderungen am Fluss dienen zur besseren Zuordnung der Gebühren und Erstellung der Abrechnungskriterien damit die optimalen Maßnahmen aus einem Kennfeldkatalog leichter ausgewählt werden können.

Die Messung der Wasserqualität ist nur der erste Schritt bei der Verhinderung von Havarien. Ohne schnelles Eingreifen sind keine Schutzmaßnahmen möglich. Aus diesem Grunde ist es unerlässlich das Eingreifpersonal in der Dispatcherzentrale zu alarmieren und die erwähnten, am Knotenpunkt sitzenden Eingreifsysteme zu aktivieren. Das System muss so ausgelegt sein, dass binnen kürzester Zeit eine Ablenkung der verseuchten Wassermassen möglich ist. Dazu sind aufblasbare Luftkissen (16) bestens geeignet, die zusammengebaut eine Wand quer zur Strömungsrichtung darstellen, siehe Fig. 3. Die Sperre wird mit Luft aufgeblasen (21) und binnen ein paar Minuten auf volle Größe entfaltet. Entsprechend angelegte Verankerungen (15) sorgen für eine mechanische Stabilität. Der Luftfördernde Kompressor (18) oder die Gasflaschen mit Pressluft werden im Gebäude oder im Bunker im Boden (17) untergebracht. Eine Leitung (19) verbindet den Kompressor oder die Flaschenbatterie mit den Luftkissen (16). Es empfiehlt sich, die Kissen aus mehreren Segmenten zusammenzusetzen. Diese Segmente sind mit einem Rückschlagventil so miteinander verbunden, dass die Luft immer nur in die eine Richtung strömen kann. Durch diese Maßnahme ist gewährleistet, dass die Leckage eines Segmentes nicht zur Funktionsuntüchtigkeit des gesamten Sperrwerks führt. Die Absaugung der Luft (20) nach Abschluss der Arbeiten geschieht mit dem gleichen Kompressor (18) durch eine Rückführleitung. Damit die aus Kunststoff bestehende aufblasbare Sperrwand nach Beendigung der Abschlussarbeiten wieder auf den Boden des Flusses zurückgezogen und dort zu einem kleinen und vor altem flachliegendem Modul am Flussbett zusammengelegt werden kann, muss eine Rückholvorrichtung (22) in der Wand integriert werden.

Die Anlage muss regelmäßig geändert, geprüft und instandgehalten werden. Sie soll der Natur angepasst und völlig unauffällig in die Landschaft eingebaut werden. Sedimente und Eis müssen von der Sperranlage ferngehalten bzw. entfernt werden.

Die aufgehaltenen Wassermassen müssen naturgemäß in künstliche Auffangbecken (28) geleitet werden. Diese Becken müssen in den Boden gesenkt werden und mit einem Zuleitungskanal (27) mit dem Fluss verbunden werden. Die Becken müssen so berechnet werden, dass die durchschnittliche Wassermasse, die einen Havariefall darstellt, aufgefangen und behandelt werden können, siehe Fig. 4. Eine kleine Wassertiefe kann jedoch im Auffangbecken bestehen bleiben, siehe Fig. 5. Diese Wassermenge dient in Trockenperioden als Wasserreservoire und es kann zeitweise als eine Art Erholungsgebiet genutzt werden.

Claims (8)

1. Mess-, Warn- und Schutzsystem für die Vermeidung von Unfällen an Flüssen in Gebieten mit schwach entwickelter Infrastruktur dadurch gekennzeichnet, dass zur Messung der Wasserbeschaffenheit stationäre Knotenpunkte und mobile Beobachtungseinheiten mit einander verbunden werden und die mobile Überwachung vorwiegend auf dem Luftwege erfolgt, damit die einzelnen Flussabschnitte mit einigen Luftüberwachungseinheiten zeitnah kontrolliert werden können.

2. Mess-, Warn- und Schutzsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass optische Methoden für die Beobachtung aus dem Luftraum der visuellen Beschaffenheit, der Farbe, der Trübung und weitere physikalisch-chemische Eigenschaften besonders geeignet sind.

3. Mess- und Warnsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Entnahme von Wasserproben aus dem Fluss möglich ist, wobei eine Schnellanalyse an Bord des Fluggerätes erfolgt.

4. Mess-, Warn- und Schutzsystem mit Auswertesystem, passend zum Mess- und Warnsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die aus den optischen und aus den analytischen Versuchen gewonnenen Daten in einem Mikrocomputer, verbunden mit dem Internet, ausgewertet werden und die Ergebnisse per Handy an eine Dispatcherzentrale geleitet werden.

5. Mess-, Warn- und Schutzsystem für die Ablenkung des Stromes aus dem Hauptbett in künstliche und natürliche Nebenteiche dadurch gekennzeichnet, dass die Teiche beckenartig ausgebildet werden, mit dem Fluss durch einen Kanal verbunden sind und sich in den tieferen Regionen ständig Wasser mit einer geringeren Höhe befindet.

6. Mess-, Warn- und Schutzsystem dadurch gekennzeichnet, dass als Sperrwerk aufblasbare Folienmatten genutzt werden, die der Form des Flussbettes angepasst, mit entsprechenden mechanischen Ankern sowie mit Hebe- und Rückholmechanismus am Flussbett befestigt werden, und im Notfall voneinander mit Rückschlagventilen verbunden mit Hilfe des Kompressors oder durch Pressluft aus Gasbehältern mit hoher Geschwindigkeit aufgeblasen werden, und nach Beendigung der Schutzmaßnahmen durch Absaugen der Luft wieder zusammengefaltet und mit Hilfe des Rückholmechanismen auf das Flussbett gelegt werden.

7. Mess-, Warn- und Schutzsystem, mit aufblasbarem Sperrwerk nach einem der vorangehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die aus Kunststoff bestehende Masse aus mehreren pneumatisch voneinander getrennten mit einem nur in eine Strömungsrichtung durchlässigem Rückschlagventil verbunden werden, damit nur einzelne getrennte Segmente bei Leckagen undicht und somit funktionsuntüchtig werden.

8. Mess-, Warn- und Schutzsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Kanäle zu den Auffangbecken mit einem üblichen Sperrwerk aus natürlicher Erde und Steinen vom Hauptfluss geschützt und abgesperrt werden, wobei Stellen mit Explosionsflächen oder eingebaute langzeitig stabile, robuste Luftkissen zum schnellen Aufblasen der Luft für den Durchlass der verschmutzten Wassermassen im Notfall benutzt werden.