DE10109039A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Sendimentverfrachtung in Gewässern - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Sendimentverfrachtung in Gewässern

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Abstract

Es ist zur Sedimentverfrachtung vorgesehen, daß eine Bearbeitungsfläche durch einen an einem längenveränderlichen Führungsseil gefesselten Schwimmkörper abgefahren wird. Hierbei trägt der Schwimmkörper eine Einrichtung zur Erzeugung eines Wasserstrahles. Der Wasserstrahl ist in einem Winkel auf das abgelagerte Sediment gerichtet, so daß eine Aufwirbelung in Richtung des durchzuführenden Verfrachtens einwirkt.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Sedimentverfrachtung in Gewässern, einschließlich Abwasserteichen und Kläranlagen, insbesondere von Sedimenten oberhalb der ursprünglichen Gewässerbasis.
Nahezu alle Gewässer weisen einen mehr oder minder mächtigen Horizont aus Sedimenten auf, welche die ursprüngliche Gewässerbasis überlagern. In Folge der zunehmenden Eutrophierung von Gewässern bilden sich diese Schlammablagerungen mineralischen und organischen Ursprungs immer schneller aus. Diese beeinflussen den Wasserchemismus negativ da sie stark nährstoffhaltig und sauerstoffzehrend sind. Daneben wird oft auch die Gewässernutzung durch Reduzierung des Wasserkörpers erschwert.
Die Möglichkeiten der Beseitigung solcher Sedimentmassen beschränken sich im wesentlichen auf die mechanische Entnahme durch Saug- oder Trockenbaggerung. Zur Zeit werden unterschiedliche Verfahren eingesetzt, welche je nach Gewässergröße sehr kostenintensiv und ökologisch unverträglich sind.
Neben der Ausbaggerung mittels der oben genanten Verfahren, die als Stand der Technik bezeichnet werden kann, sind in jüngerer Zeit Verfahren zur biotechnologischen Entschlammung eingesetzt worden mittels derer vorgeblich auf eine Ausbaggerung verzichtet werden kann. Diese Verfahren haben jedoch den Nachteil, daß ein mikrobiologischer Abbau von Sedimenten nur sehr eingeschränkt bei jungem organischen Anteil realisierbar ist.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, durch eine gezielte Verlagerung von Sedimenten eine Veränderung der Gewässermorphologie und der Gewässerhydrologie dahingehend herzustellen, daß ein stabiles biologisches Gleichgewicht in dem behandelten Gewässer erreicht wird.
Die Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß über eine Bearbeitungsfläche ein Schwimmkörper geführt wird, der eine Einrichtung zur Erzeugung eines Wasserstrahles unterhalb der Wasseroberfläche aufweist und der Wasserstrahl auf das abgelagerte Sediment in einem Winkel zur Aufwirbelung und in Richtung der durchzuführenden Verfrachtung einwirkt, wobei die Sedimente in vorgegebene Bereiche, wie Uferböschungen bzw. zur gezielten Inselbildung, verfrachtet werden.
Hierdurch wird innerhalb des Arbeitsbereiches eine Vergrößerung der Wassertiefe erreicht und die Sedimente gezielt verfrachtet.
Günstige Verhältnisse werden zusätzlich dadurch erzielt, daß der Wasserstrahl zusätzlich mit Luft zur Bildung eines Wasser-Luftstrahles vermischt wird.
Zur Durchführung des Verfahrens wird als Vorrichtung vorgeschlagen, daß ein pontonartiger Schwimmkörper über Führungsmittel, wie Seilanordnungen über mindestens . eine vorgegebene Bearbeitungsfläche einstellbar geführt wird und daß der Schwimmkörper eine Einrichtung zur Erzeugung eines Wasserstrahls bzw. eines Wasser- Luftstrahles aufweist, wobei eine Strahlrichtung im Winkel zum abgelagerten Sediment zur Aufwirbelung und Verfrachtung einstellbar ist.
Hierzu ist ferner vorgesehen, daß der Wasserstrahl über einen angetriebenen Propeller bzw. eine Pumpe erzeugbar ist.
Zur Anpassung an die vorliegenden Verhältnisse ist vorgesehen, daß die Einrichtung im Winkel und/oder in der Höhe veränderlich einstellbar ist, um die Wasserstrahlrichtung einzustellen.
Eine vorteilhafte Ausbildung wird dadurch geschaffen, daß der Schwimmkörper über ein längenveränderliches Führungsseil gefesselt angeordnet ist und über einen außermittigen Anlenkpunkt des Führungsseils eine Pendelbewegung des Schwimmkörpers über eine sektorförmige Bearbeitungsfläche bzw. Bearbeitungssektor einstellbar ist und über zugeordnete Steuerelemente eine Umsteuerung der Pendelbewegung durchführbar ist.
Zur einfachen Steuerung einer Pendelbewegung wird vorgeschlagen, daß der ansteuerbare Anlenkpunkt des Führungsseils am Schwimmkörper über einen in der Querachse des Schwimmkörpers verschwenkbar gelagerten Umlenkhebel gebildet ist, der über zugeordnete Gegenlager umsteuerbar ist.
Weiterhin ist für die Umsteuerung vorgesehen, daß die Gegenlager für den Umlenkhebel durch Leitseile zur Begrenzung der Bearbeitungsfläche gebildet sind.
In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigen:
Fig. 1 eine Draufsicht auf einen Schwimmkörper,
Fig. 2 eine Vorderansicht gemäß Fig. 1,
Fig. 3 eine Seitenansicht gemäß Fig. 1,
Fig. 4 eine Prinzipskizze einer eingesetzten Anordnung am Beispiel eines Kreissegmentes,
Fig. 5 eine Prinzipdarstellung vor der Sedimentverfrachtung mit dem Verfahren durch die Vorrichtung und
Fig. 6 eine Prinzipdarstellung nach der Sedimentverfrachtung mit dem Verfahren durch die Vorrichtung.
Bei der dargestellten Anordnung ist ein pontonartiger Schwimmkörper 1 vorgesehen, in dem ein Unterwassermotor 7 eingehängt ist und einen Propeller 6 antreibt. Wahlweise kann der Propeller 6 durch eine Propeller- Unterdrucksystemkombination 10 ersetzt werden, so daß der Eintrag eines Luft-Wassergemisches möglich ist.
Für die wirkungsvolle Behandlung großer Wassertiefen kann auch optional eine Hochdruckpumpe eingesetzt werden.
Der Unterwassermotor 7 ist derart in dem Schwimmkörper 1 in Halterungen 8 eingehängt, daß er sowohl in seiner Tiefe als auch über eine Höhenverstellung 9 in seinem Neigungswinkel verstellbar ist.
In Schubrichtung des Propellers 6 ist ein Umlenkhebel 3 installiert, welcher an seinem unteren Ende schwenkbar in Richtung der Querachse des Schwimmkörpers 1 gelagert ist und in einem Lager 2 aufgenommen wird. An dem Umlenkhebel 3 greift am Anlenkpunkt 4 ein Führungsseil 13 an.
Die Auslage des Umlenkhebels 3 ist durch feste oder verstellbare Anschläge 5 einstellbar. Da sich durch die verstellbare Auslage des Hebels der jeweilige Abstand des Anlenkpunktes 4 des Führungsseiles 13 von der Geräteachse verändert, läßt sich durch Verstellung der Anschläge die Bahnengeschwindigkeit des Schwimmkörpers 1 bestimmen. Dieses wird durch die vortriebsbeeinflussende Winkelstellungsanordnung des Propellers 6 bewirkt. Die Umsteuerung erfolgt in diesem Fall durch zugeordnete gespannte Leitseile 14, die die Bearbeitungsflächen innerhalb der Wasserfläche 11 begrenzen.
Der Umlenkhebel ist mit einem Fanghaken 16 ausgestattet, welcher das Unterlaufen der Leitseile 14 verhindert.
Die Anordnung dient der flächendeckenden Behandlung und Verlagerung von Sedimenten in Bearbeitungsflächen unterschiedlicher Gestaltung.
In dem speziellen Ausführungsbeispiel führt dieses ausgehend von dem maximalen Radius des gebildeten Teilkreisabschnittes, den der Schwimmkörper 1 abfährt, zu dem kleinsten üblicherweise im Uferbereich befindlichen Radius.
Durch die außermittige Anbindung des Schwimmkörpers 1 ergibt sich eine zur Anlagenachse schräg gestellte resultierende Kraft, so daß sich der Schwimmkörper 1 seitlich bewegt. Der Schwimmkörper 1, angetrieben durch den Propeller 6, bewegt sich in Richtung auf ein Leitseil 14, welches in Höhe des Umlenkhebels 3 über der Wasseroberfläche 11 verspannt ist. Bei Berührung des Leitseiles 14 durch den Umlenkhebel 3 erfolgt bedingt durch den Eigenschwung des Schwimmkörpers 1 ein Umlegen des Hebels 3 und somit eine Verschiebung der Kraftachse, welche eine Umkehr der Bewegung des Schwimmkörpers 1 bewirkt. Dem Umlenkhebel sind seitlich des Hebellagers 2 Seitenanschläge 5 zugeordnet, mittels derer die Seitenauslage des Umlenkhebels 3 verstellbar ist.
Der eigentliche Arbeitsprozeß wird durch die Bewegung des Schwimmkörpers 1 als pendelförmige Bewegung entlag der Wasseroberfläche 11 durchgeführt, deren Mittelpunkt durch einen Scheitelpunkt im Bereich des Festpunktes 15 festgelegt ist.
Durch die Längenänderungen des Führungsseiles 13 können unterschiedliche Pendelradien abgefahren werden, wodurch eine flächendeckende Behandlung möglich ist.

Claims (8)

1. Verfahren zur Sedimentverfrachtung in Gewässern, einschließlich Abwasserteichen und Kläranlagen, insbesondere von Sedimenten oberhalb der ursprünglichen Gewässerbasis, dadurch gekennzeichnet, daß über eine Bearbeitungsfläche ein Schwimmkörper geführt wird, der eine Einrichtung zur Erzeugung eines Wasserstrahles unterhalb der Wasseroberfläche aufweist und der Wasserstrahl auf das abgelagerte Sediment in einem Winkel zur Aufwirbelung und in Richtung der durchzuführenden Verfrachtung einwirkt, wobei die Sedimente in vorgegebene Bereiche, wie Uferböschungen bzw. zur gezielten Inselbildung, verfrachtet werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der, Wasserstrahl zusätzlich mit Luft zur Bildung eines Wasser-Luftstrahles vermischt wird.
3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein pontonartiger Schwimmkörper (1) über Führungsmittel (13), wie Seilanordnungen über mindestens eine vorgegebene Bearbeitungsfläche einstellbar geführt wird und daß der Schwimmkörper (1) eine Einrichtung (6, 7) zur Erzeugung eines Wasserstrahls bzw. eines Wasser-Luftstrahles aufweist, wobei eine Strahlrichtung im Winkel zum abgelagerten Sediment (12) zur Aufwirbelung und Verfrachtung einstellbar ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Wasserstrahl über einen angetriebenen Propeller (6) bzw. eine Pumpe erzeugbar ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (6, 7) im Winkel und/oder in der Höhe veränderlich einstellbar ist, um die Wasserstrahlrichtung einzustellen.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwimmkörper (1) über ein längenveränderliches Führungsseil (13) gefesselt angeordnet ist und über einen außermittigen Anlenkpunkt (4) des Führungsseils (13) eine Pendelbewegung des Schwimmkörpers (1) über eine sektorförmige Bearbeitungsfläche bzw. Bearbeitungssektor einstellbar ist und über zugeordnete Steuerelemente (3, 14) eine Umsteuerung der Pendelbewegung durchführbar ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der ansteuerbare Anlenkpunkt (4) des Führungsseils (13) am Schwimmkörper (1) über einen in der Querachse des Schwimmkörpers (1) verschwenkbar gelagerten Umlenkhebel (3) gebildet ist, der über zugeordnete Gegenlager (14) umsteuerbar ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenlager (14) für den Umlenkhebel (3) durch Leitseile zur Begrenzung der Bearbeitungsfläche gebildet sind.
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