Wassertechnische
Bauwerke, wie beispielsweise Staubecken und Wehranlagen behindern
den Sedimenttransport in Flüssen
und führen
zu Sedimentablagerungen an diesen Stellen. In der Folge lagern in
den Gewässern,
insbesondere von Industrienationen, oft große Mengen an Sedimenten. Um
die Funktionsfähigkeit
der wassertechnischen Bauwerke und Gewässer aufrechterhalten zu können, müssen diese
regelmäßig beräumt werden.
Neben den Sedimenten, die aus Flüssen
und Talsperren entnommen werden müssen, fallen jährlich große Mengen
an Klärschlämmen an,
die ebenfalls sehr wasserhaltig und in ihrer Konsistenz schlammigpastös sind.
Da
sowohl Gewässersedimente
als auch Klärschlämme oft
stark mit Schadstoffen, wie beispielsweise Schwermetallen, belastet
sind, müssen die
Schlämme
deponiert oder vor ihrer weiteren Verwendung aufbereitet und gereinigt
werden. Dazu ist eine Überführung der
Schlämme
in ein deponierbares erdiges Material von Vorteil. Dies gewährleistet einerseits
die Standsicherheit der Deponie, andererseits ist die Vererdung
der Schlämme
Voraussetzung für
spezielle Reinigungsverfahren [Seidel, H., Löser, C., Zehnsdorf, A., Hoffmann,
P., Schmerold, R. (2004): A Bioremediation Process for Sediments Contaminated
by Heavy Metals: Feasibility Study on a Pilot Scale. Environ. Sci.
Technol. 38, 1582-1588].
Durch
eine Bepflanzung der Sedimente oder Schlämme mit speziellen Pflanzen
kann innerhalb einer Vegetationsperiode durch Trocknung und Vererdung
eine deutliche Volumenreduzierung und eine Verbesserung der Transporteigenschaften
erreicht werden [ZEHNSDORF, A., LÖSER, C., HOFFMANN, P., SEIDEL,
H. (2001) : Konditionierung schwermetallbelasteter Gewässersedimente
durch Pflanzen. Wasser und Boden 53 (11), 33-40]. Selbst wenn anschließend die
Sedimente nicht weiter behandelt werden, führt allein die Volumenreduzierung
zu erheblichen Kosteneinsparungen für die Deponierung.
In
zahlreichen Versuchen wurden geeignete Pflanzen für die Trocknung
und Vererdung von Sedimenten und Schlämmen ausgewählt. Im praktischen Maßstab müssen die
Sedimente oder Schlämme
für die
Behandlung aus ökonomischen
Gründen
bei möglichst
großen
Schütthöhen gelagert
werden, üblich
sind Schütthöhen von
1,5 bis 2 m und eine Beckenbreite von über 20 m.
Aufgrund
des hohen Wassergehaltes und der schlammig-pastösen Konsistenz der Sedimente oder
Schlämme
können
derartige Schüttungen
oder Ablagerungen weder betreten noch mit herkömmlicher, beispielsweise im
Feldbau üblicher,
Technik befahren werden. Deshalb ist eine Bepflanzung sehr aufwendig
und die Aussaat von Pflanzensamen günstiger. Aussaatvorrichtungen,
die ein Bewegen auf der Aussaatfläche voraussetzen, wie beispielsweise
in
DE 10142533 A1 ,
DE 10128046 A1 ,
DE 19826598 A1 ,
DE 10021798 A1 ,
DE 20219789 U1 ,
DE 69324372 T2 und
DE 29702273 U1 beschrieben, sind
in ihrer dargestellten Form nicht verwendbar.
Bei
Einsatz von Vegetationsmatten mit Samen oder vorkultivierten Pflanzen,
wie in
DE 10155703
C1 ,
DE 10113159
A1 ,
DE 4022413
A1 und
DE
10063017 C1 beschrieben, ist zu beachten, dass die Vegetationsmatten
innerhalb von ein bis zwei Vegetationsperioden vollständig verrotten
müssen,
um die Entnahme und den Abtransport des vererdeten Materials nicht
zu behindern. Eine weitere Möglichkeit
ist die in
DE 19632716
A1 beschriebene Ausbringung von Pflanzensamen auf biologisch
abbaubaren Folien. Die Verwendung von Vegetationsmatten oder Vegetationsfolien
hat den grundsätzlichen
Nachteil, dass sie die Evaporation des Wassers aus dem Schlamm und
das Eindringen von Luft in denselben behindert und so den Vererdungsprozess
hemmt. Darüber
hinaus ist das Ausbringen von Vegetationsmatten oder Vegetationsfolien
auf nicht begehbaren und nicht befahrbaren Flächen technisch nicht befriedigend
gelöst.
So wird die Verwendung eines Bootes vorgeschlagen, welches mittels
einer Winde und eines Drahtseils über die Sediment- oder Schlammoberfläche gezogen
wird und in welchem sich ein Arbeiter befindet, der die Matten mit
dem Pflanzensamen abrollt [GERTH, A., GROSSER, W. (1996) : Pflanzen
und Mikroorganismen sanieren Klärschlamm-Trockenbeete.
Wasser, Luft und Boden 10, 81-82]. Diese Variante ist sehr aufwendig
und wird nur in Ausnahmefällen
angewendet.
Eine
weitere Möglichkeit
wäre der
Einsatz eines Hydroseeders, wie beispielsweise von der Begrünung von
Autobahnböschungen
bekannt. Der Hydroseeder besteht aus einem Geräteträger mit einem Tank, in dem
Wasser, Pflanzensamen und eventuell weitere Zusätze gemischt werden. Diese
Mischung wird mit einer leistungsstarken Pumpe unter hohem Druck
auf die zu begrünende
Fläche
gesprüht.
Aufgrund seiner hohen technischen Ausstattung ist der Hydroseeder
vorzugsweise zur Begrünung
großer Flächen geeignet,
für verhältnismäßig kleine
Flächen,
wie sie Schlammvererdungsbecken üblicherweise
aufweisen, ist sein Einsatz zu aufwendig und unrentabel. Außerdem muss
sichergestellt werden, dass der Pflanzensamen beim Ausbringen nicht
unter die Sedimentoberfläche
gelangt, da er dort erfahrungsgemäß nicht auskeimt.
Die
Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung anzugeben,
welche es ermöglicht, den
Pflanzensamen oder andere rieselfähige Güter mit geringem Aufwand gleichmäßig auf
einer begrenzten (Sedimentober-)Fläche zu verteilen. Eine weitere
Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine technisch einfache und
kostengünstige
Vorrichtung anzugeben, mit der rieselfähige Güter, wie beispielsweise Pflanzensamen,
auf kleinflächige,
nicht begehbare und nicht befahrbare Flächen, wie beispielsweise Sediment-
oder Schlammschüttungen
mit hohem Wassergehalt, gleichmäßig auf
der Oberfläche
verteilt werden können.
Weiterhin soll ein Verfahren zum Ausbringen von rieselfähigen Gütern auf
eine begrenzte Fläche
angegeben werden, welches eine kostengünstige und gleichmäßige Verteilung
von rieselfähigen
Gütern
auf nicht begehbaren Flächen
ermöglicht.
Diese
Aufgaben werden erfindungsgemäß gelöst durch
die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 (Vor richtungsanspruch)
und im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 14 (Verfahrensanspruch)
im Zusammenwirken mit den Merkmalen im Oberbegriff. Zweckmäßige Ausgestaltungen
der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten.
Dazu
weist die erfindungsgemäße Vorrichtung
mindestens einen Vorratsbehälter
zur Aufnahme des auszubringenden Gutes auf, welcher Mittel zur Dosierung
des auszubringenden Gutes und Mittel zur Verteilung des auszubringenden
Gutes auf der Fläche
aufweist, wobei die Vorrichtung Mittel zur Halterung des Vorratsbehälters über der
Fläche
aufweist, wobei das Mittel zur Halterung außerhalb der begrenzten Fläche gestützt ist.
Das
Mittel zur Dosierung (Dosiermechanismus) und das Mittel zur Verteilung
(Verteilungsmechanismus) gewährleisten
eine gleichmäßige Verteilung
des aus dem Vorratsbehälter
austretenden Gutes auf die Fläche,
wobei das auszubringende Gut durch die Änderung der Verteilungsgeschwindigkeit unterschiedlich
weit auf der Oberfläche
verteilt werden kann.
Das
Mittel zur Halterung weist vorzugsweise ein erstes längliches
Zugelement, welches vorzugsweise durch ein Halteseil ausgebildet
ist, auf, wobei das Zugelement mittels mindestens zweier, außerhalb
der Fläche
abgestützter
Masten im Wesentlichen waagerecht über der Fläche angeordnet oder anordenbar
ist, wobei der Vorratsbehälter
mit dem ersten länglichen
Zugelement verbunden oder verbindbar ist.
Vorzugsweise
ist es zur Positionierung des Vorratsbehälter über der Fläche vorgesehen, dass der Vorratsbehälter fest
am ersten länglichen
Zugelement angeordnet oder anordenbar ist, wobei das erste längliche
Zugelement fest mit mindestens einem Mittel zum Abspulen und Aufspulen
des ersten länglichen Zugelements
verbunden oder verbindbar ist. Alternativ kann es zur Positionierung
des Vorratsbehälter über der
Fläche
vorgesehen sein, dass der Vorratsbehälter am ersten länglichen
Zugelement in Relation zu dessen Längsachse beweglich angeordnet
oder anordenbar ist, wobei der Vorratsbehälter fest mit einem zweiten
länglichen
Zugelement, welches vorzugsweise als Führungsseil ausgebildet ist, verbunden
oder verbindbar ist, und das zweite längliche Zugelement mittels
mindestens zweier, außerhalb
der Fläche
abgestützter
Masten im Wesentlichen waagerecht über der Fläche angeordnet oder anordenbar
und mit mindestens einem Mittel zum Abspulen und Aufspulen des zweiten
länglichen
Zugelements fest verbunden oder verbindbar ist.
Vorzugsweise
weisen die Mittel zum Abspulen und Aufspulen der länglichen
Zugelemente einen drehbeweglich angeordneten Spulenkörper auf,
welcher mit einem rotatorischen Antrieb verbunden ist. Weiterhin
ist es vorgesehen, dass die rotatorischen Antriebe in ihrer Geschwindigkeit
einstellbar ausgeführt
sind, so dass eine Vorwärts-
und Rückwärtsbewegung
des Vorratsbehälters
mit Dosier- und Verteilungsmechanismus über der nicht begehbaren und nicht
befahrbaren Fläche
ermöglicht
werden kann. Dazu sind die rotatorischen Antriebe mit einem Mittel zur
Steuerung verbunden. Vorzugsweise weist die Vorrichtung Mittel zur
Detektion des Vorratsbehälters im
Bereich mindestens eines der Masten auf, wobei das Mittel zur Detektion
mit dem Mittel zur Steuerung verbunden ist. Hierdurch wird es ermöglicht,
dass der Vorratsbehälter
mit Dosier- und Verteilungsmechanismus bei Erreichen eines außerhalb
der Fläche
abgestützten
Mastes (Haltemechanismus) den rotatorischen Antrieb (Antriebssystem)
automatisch abschaltet.
In
einer bevorzugten Ausführungsvariante der
erfindungsgemäßen Vorrichtung
wird das erste Zugelement (Halteseil) selbsttätig gespannt, wodurch ein gewichtsbedingtes
Durchhängen
des ersten Zugelements verhindert werden kann. Dazu ist es vorgesehen,
dass an den zwei Enden des ersten länglichen Zugelements Gewichte
gleicher oder nahezu gleicher Masse angeordnet sind. Natürlich ist
es auch möglich,
dass das zweite Zugelement (Führungsseil)
mittels an den Enden des zweiten Zugelements angeordneten Gewichten
gleicher oder nahezu gleicher Masse selbsttätig gespannt wird.
In
einer weiteren, bevorzugten Ausführungsvariante
sind die Masten verfahrbar ausgebildet sind. Dazu weisen die Masten
vorzugsweise Transporträder
und/oder einen Fahrantrieb, welcher vorzugsweise mit dem Mittel
zur Steuerung verbunden ist, auf. Hierdurch kann insbesondere die
Position der Masten als auch die Distanz zwischen den Masten (Haltevorrichtungen)
schnell und mit geringem Aufwand verringert oder vergrößert werden.
Das
erfindungsgemäße Verfahren
zum Ausbringen von rieselfähigen
Gütern
auf eine begrenzte Fläche
durch Verteilung des auszubringenden Gutes aus einem Vorratsbehälter auf
die Fläche
ist durch Positionierung des Vorratsbehälters über der begrenzten Fläche gekennzeichnet,
wobei der Vorratsbehälter
im Bereich außerhalb
der begrenzten Fläche über mindestens
zwei Punkte abgestützt
wird.
Zum
Ausbringen von rieselfähigen
Gütern wird
der Vorratsbehälter
vorzugsweise über
die begrenzte Fläche
und zwischen den zwei Abstützpunkten
hinweg bewegt wird. In einer besonders bevorzugten Ausführungsvariante
des erfindungsgemäßen Verfahrens
wird der Vorratsbehälter
von einer Stelle des Randes der begrenzten Fläche zur gegenüberliegenden
Seite der begrenzten Fläche
zwischen den zwei Abstützpunkten
mit gleichförmiger
Geschwindigkeit bewegt.
Um
die rieselfähigen
Güter auf
der gesamten Fläche
auszubringen, muss der Vorratsbehälter die gesamte Fläche überstreichen,
d.h. über
die gesamte Fläche
hinweg bewegt werden. Dabei hängt
es insbesondere vom Verteilungsradius (über Mittel zur Verteilung einstellbar)
ab, wie engmaschig das Muster, mit welchem der Vorratsbehälter die
Fläche überstreicht,
sein muss. Um die gesamte Fläche
abzudecken, ist es erfindungsgemäß vorgesehen,
dass der Vorratsbehälter
angehalten wird, sobald er die gegenüberliegende Seite der begrenzten
Fläche
erreicht hat. Danach wird die Position mindestens eines Abstützpunktes
relativ zur begrenzten Fläche
verändert
und der Vorratsbehälter
wird nachfolgend wieder zur gegenüberliegenden Seite der begrenzten
Fläche
zwischen den zwei Abstützpunkten
bewegt. Der zur Überdeckung
der gesamten Fläche
mit rieselfähigem
Gut notwendige Versatz des mindestens einen Abstützpunktes korreliert dabei,
wie bereits erwähnt, mit
dem Verteilungsradius des Mittels zur Verteilung. Ist der Verteilungsradius
klein, ist auch der Versatz klein, damit zwischen den angrenzenden,
mit rieselfähigem
Gut bedeckten Flächen
eine Überlappung entsteht.
Weiterhin
ist es vorgesehen, dass der Vorratsbehälter zwischen den zwei Abstützpunkten
hin- und herpendelt, wobei die Position der Abstützpunkte, sobald der Vorratsbehälter den
Rand der begrenzten Fläche
erreicht, derart verändert
wird, dass die gesamte Fläche
mit rieselfähigem
Gut bedeckt wird. Hierzu wird die Bewegung des Vorratsbehälters mit Dosier-
und Verteilungsmechanismus bei Erreichen einer seitlichen Begrenzung
der Fläche
automatisch abschaltet und die Masten (mobilen Träger) automatisch
veranlasst, ihre Position zu ändern
und den nächsten
Einsatzpunkt anzusteuern. So wird es ermöglicht, dass der Vorratsbehälter mit
Dosier- und Verteilungsmechanismus nach Erreichen des nächsten Einsatzpunktes
der mobilen Träger,
selbsttätig die
Verteilung des Gutes in entgegengesetzter Richtung fortsetzt. Die
gesamte Vorrichtung ist leicht zu demontieren und kann raumsparend
transportiert werden.
Die
Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es
zeigen:
1:
die erfindungsgemäße Vorrichtung
in schematischer, geschnittener Darstellung,
2:
einen Vorratsbehälter
mit Dosier- und Verteilungsmechanismus in schematischer, geschnittener
Darstellung,
3:
die schematische Darstellung des Verteilungsmechanismus eines Vorratsbehälters in Draufsicht,
4:
die schematische Darstellung eines Mittel zur Halterung mit einem
verfahrbaren Mast.
1 zeigt
die erfindungsgemäße Vorrichtung
in schematischer, geschnittener Darstellung. Um rieselfähige Güter 31,
wie beispielsweise Pflanzensamen, auf eine nicht begehbare und nicht
befahrbare, jedoch begrenzte Fläche 30 auszubringen, ist
es vorgesehen, dass der Vorratsbehälter 1, welcher ein
Mittel 2 zur Dosierung (Dosiermechanismus) und ein Mittel 3 zur
Verteilung (Verteilungsmechanismus) des auszubringenden Gutes 31 aufweist,
durch die Masten 13 sowie durch das über die Masten 13 gespannte
erste Zugelement 22 über
der Fläche 30 gehalten
wird. Dabei wird das erste Zugelement 22, welches vorzugsweise
durch ein entsprechend dimensioniertes Stahlseil ausgebildet ist,
durch die Gewichte 23 über
die Masten 13 gespannt. Im Ausführungsbeispiel ist es weiterhin
vorgesehen, dass der Vorratsbehälter 1 über eine
Rolle 14 mit dem Zugelement 22 verbunden ist,
wodurch der Vorratsbehälter 1 entlang
der Längsachse
des Zugelements 22 beweglich ist.
weiterhin
ist der Vorratsbehälter 1 fest
mit einem zweiten Zugelement 19, welches vorzugsweise durch
ein entsprechend dimensioniertes Stahlseil ausgebildet ist, verbunden.
Das zweite Zugelement 19 kann mittels der Umlenkrollen 32 und
der zwei Winden 18 abgespult und aufgespult werden, wodurch
der fest mit dem Zugelement 19 verbunden Vorratsbehälter 1 entlang
der Längsachse
des Zugelements 19 bewegt werden kann. Hierdurch wird es möglich, den
Vorratsbehälter 1 an
einer bestimmten Stelle über
der Fläche 30 zu
positionieren, ohne die Fläche 30 betreten
oder befahren zu müssen.
Im Falle von Sediment- oder Schlammschüttungen können solche Flächen eine
Ausdehnung von mehr als 20 m aufweisen. Über den über der
Fläche 30 positionierten
Vorratsbehälter 1 kann
rieselfähiges
Gut 31 durch Zusammenwirken von Dosiermechanismus 2 und Verteilmechanismus 3 ausgebracht
werden. Um das rieselfähige
Gut 31 nicht nur über
die Breite der Fläche 30 (also
entlang der Längsachsen
der Zugelemente 19, 22), sondern auch über die
Länge (Tiefe) der
Fläche 30 ausbringen
zu können,
ist es vorgesehen, die Masten 13 mittels der Transporträder 33 verfahrbar
auszubilden. Hierdurch wird es möglich, nachdem
der Vorratsbehälter 1 die
Fläche 30 von
einem Mast 13 zum anderen Mast 13 überquert
und rieselfähiges
Gut 31 ausgebracht hat, die Masten 13 ein entsprechendes
Stück zu
verfahren, so dass durch ein hin- und herpendeln des Vorratsbehälters 1 zwischen
den Masten 13 die gesamte Fläche 30 mit rieselfähigem Gut 31 bedeckt
werden kann. Eine Richtungsumkehr wird über das Mittel 20 zur
Detektion des Vorratsbehälters 1 im
Bereich der Masten 13 realisiert. Das Mittel 20 ist
dazu mit dem Mittel 21 zur Steuerung verbunden, welches
die Winden 18 sowie die Motoren 15 steuert und
eine Richtungsumkehr bewirkt.
2 zeigt
den Vorratsbehälter 1 mit
Dosier- und Verteilungsmechanismus 2, 3 in detaillierter, schematischer
Darstellung. Der Vorratsbehälter 1 ist mit
einem Mittel 2 zur Dosierung (Dosiermechanismus) und einem
Mittel 3 zur Verteilung (Verteilungsmechanismus) ausgestattet.
Der Dosiermechanismus 2 verfügt über einen Antriebsmotor 4 und
eine in einem Schutzrohr 5 befindliche Antriebswelle 6,
wobei die Antriebswelle 6 mit einer Dosierscheibe 7 verbunden
ist, welche in 3 detailliert dargestellt ist. Der
Antriebsmotor 4 wird über
eine Stromversorgung 8 (Solar- oder Batteriemodul) versorgt
und über
ein Potentiometer 9 in seiner Geschwindigkeit verstellt. Der
Verteilungsmechanismus 3 verfügt über einen Antriebsmotor 10 mit
einem Propellerrad 11, das zur Verteilung des körnigen Gutes 31 dient.
Der Antriebsmotor 10 wird über eine Stromversorgung 8 (Solar- oder
Batteriemodul) versorgt und kann über ein Potentiometer 12 in
seiner Geschwindigkeit verstellt werden.
4 zeigt
eine schematische Darstellung eines Mittels zur Halterung. Das Mittel
zur Halterung (Haltevorrichtung) weist einen Mast 13 auf,
welcher sowohl als Halterung für
die Zugelemente 19, 22 als auch als Träger das
Antriebssystem bestehend aus 15, 16, 17, 18, 21 dient.
Das Antriebssystem besteht aus einem Motor 15, der über eine
Stromversorgung 16 (Solar- oder Batteriemodul) versorgt
und über
ein Potentiometer 17 in seiner Geschwindigkeit verstellt werden
kann. Außerdem
gehört
zum Antriebssystem eine Auf- und Abspulvorrichtung (Winde 18)
für das Zugelement 19 des
Vorratsbehälters 1.
Das Mittel zur Detektion 20 (Ausschalter) dient zur Abschaltung
des gesamten Antriebssystems. Der Mast 13 ist ebenfalls Träger des
Mittels 21 zur Steuerung (Abbeziehungsweise Umschaltautomatik),
welches das Antriebssystem wahlweise abschalten, beziehungsweise
einen Richtungswechsel beim Antriebssystem auslösen kann.