DE102009049741A1 - Efficiently treating water bodies using remediation ship, preferably for introducing alkaline substance into acidic water bodies, preferably of mining lakes, comprises introducing alkaline suspensions using remediation ships on lake areas - Google Patents
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Abstract
Description
Verfahren zur effizienten Behandlung von Gewässern mit Sanierungsschiffen, insbesondere zum Einbringen alkalischer Stoffe in saure Gewässer zur Startneutralisation dieser Gewässer, insbesondere von so genannten Tagebaurestseen, die infolge ihrer Entstehungsgeschichte eine hohe Acidität und hohe Eisengehalte aufweisen.Process for the efficient treatment of waters with remediation vessels, in particular for the introduction of alkaline substances into acidic waters for the start neutralization of these waters, in particular so-called opencast mines, which have a high acidity and high iron contents due to their history.
Ohne eine Herstellung neutraler und wasserchemisch genehmigungsfähiger Bedingungen in solchen Gewässern ist ihre Anbindung an öffentliche Fließgewässer sowie eine touristische und wirtschaftliche Nutzung nicht möglich. Hinzu kommt das beim Zustrom säurebildenden Grundwassers mit der dann im Tagebaurestseen gegebenen Kontaktierung mit der Atmosphäre und den damit ablaufenden Oxydationsvorgängen, im Besonderen der Umwandlung des zwei- in dreiwertiges Eisen u. a., das Säurepotential im Gewässer weiter ansteigt und somit der See als Säuregenerator fungiert und die stromabwärts gelegenen Areale mit saurem Grund- und ggf. auch Oberflachenwasser belastet werden.Without the production of neutral and water-chemically acceptable conditions in such waters, their connection to public watercourses as well as tourist and economic use is not possible. In addition, the acidic groundwater in the influx with the then given in the open pit mines contact with the atmosphere and the resulting Oxydationsvorgängen, in particular the conversion of the two into trivalent iron u. a., the acid potential in the water continues to increase and thus the lake acts as an acid generator and the downstream areas are loaded with acidic groundwater and possibly also surface water.
Neben einer Startneutralisation ist in den meisten Fällen daher eine sich zyklisch wiederholende Nachsorge-Behandlung für derartige Gewässer zur Aufrechterhaltung neutraler Verhältnisse notwendig.In addition to start neutralization, in most cases a cyclically repeating aftercare treatment for such waters is necessary to maintain neutral conditions.
Aus dem Stand der Technik ist bekannt dass mittels so genannter Inlakeverfahren sowohl eine Startneutralisation als auch die Nachsorge derartiger Gewässer möglich ist.From the prior art it is known that by means of so-called Inlakeverfahren both a start neutralization and the follow-up of such waters is possible.
In
Ein weiteres Verfahren nach Aktenzeichen
In
Nach einem weiteren Verfahrensvorschlag nach
Nach
Ziel der Erfindung ist es eine Lösung zum Ausbringen alkalisch wirkender Stoffe mittels mobiler Schiffseinheit auf sauren Gewässern zu schaffen, welches sowohl für die Startneutralisation bei hoher Acidität und hohen Eisengehalten im zu behandelnden Gewässer als auch für die Nachsorge geeignet ist, und eine hohe spezifische Leistung beim Stoffausbringen im Besonderen in Verbindung mit hohen Stoffumsetzungsgraden des jeweils zum Einsatz kommenden alkalischen Einsatzstoffes gewährleistet.The aim of the invention is to provide a solution for discharging alkaline substances by means of mobile ship unit on acidic waters, which is suitable both for the start neutralization at high acidity and high iron content in the water to be treated and for aftercare, and a high specific power at Stoffausbringen in particular in conjunction with high Stoffumsetzungsgrade of each used for use alkaline feed guaranteed.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass die Sanierungsschiffe bei Wasserbeschaffenheitskriterien im Bereich von pH 2 bis ≥ pH 3,5 und ≤ 5 und/oder Gehalten an gelöstem Eisen von ≥ 4 mg/l, die auf dem Sanierungsschiff erzeugten alkalischen Suspensionen auf die Gewässerbereiche mit einer Tiefe von ≥ 3 m vorzugsweise von ≥ 10 m aufbringen bis die pH-Werte im Gewässer einen vorgegebenen pH-Grenzwert im Bereich von 3,5 bis 5 erreichen.According to the invention, this object is achieved in that the remediation vessels at water quality criteria in the range of
Bei der Realisierung des Verfahrens werden die Sanierungsschiffe so gesteuert, dass die Fahrspuren vom Beladeort oder den Beladeorten fächerförmig und/oder mit Parallelfahrweise mit einem Abstand der Fahrspuren zueinander von ≥ 10 m eingestellt. In the implementation of the method, the remediation vessels are controlled so that the lanes of the loading location or loading locations fan-shaped and / or set in parallel mode with a distance of the lanes to each other of ≥ 10 m.
Erfindungsgemäß werden diese Fahrspuren innerhalb von > 4 h nicht erneut überfahren oder gekreuzt.According to the invention, these lanes are not run over or crossed again within> 4 h.
Zur Verbesserung des Verfahrenswirkungsgrades fährt das geleerte Sanierungsschiff jeweils auf seiner Ausbringspur zum Beladeort zurück und sorgt dabei auf diese weise für eine zusätzliche Durchmischung und Verwirbelung der Einsatzstoffsuspension mit de Gewässervolumen.In order to improve the efficiency of the process, the emptied refurbishment vessel in each case travels back to the loading location on its discharge track, thereby ensuring an additional thorough mixing and turbulence of the feed suspension with de water volume.
Bei der Durchführung des vorgeschlagenen Gesamtverfahrens bringen die Sanierungsschiffe bei Überschreiten eines vorgegebenen Grenzwertes im Bereich von pH ≥ 3,5 und < 5 und/oder Gehalten an gelöstem Eisen von < 4 mg/l, die alkalischen Suspensionen anteilig auf die Seebereiche mit einer Gewässertiefe von < 3 m vorzugsweise von < 10 m auf.When carrying out the proposed overall procedure, the remediation vessels bring the alkaline suspensions proportionately to the sea areas with a depth of water of above a predetermined limit in the range of pH ≥ 3.5 and <5 and / or levels of dissolved iron of <4 mg / l <3 m, preferably of <10 m.
Erfindungsgemäß wird die Fahrweise des Sanierungsschiffes bei Ausbringung der alkalischen Suspension derartig ausgeführt, dass stets die größere Seefläche leeseitig des Windes zum Schiff eingestellt wird.According to the driving style of the rehabilitation vessel is carried out at application of the alkaline suspension such that always the larger sea area leeseitig the wind is set to the ship.
Auf diese Weise wird eine effektive Nutzung der regenerativen Energie des Windes mit den erzeugten windinduzierten Wasserströmungen für die Einmischung der Einsatzstoffsuspension in den Gewässerkörper bewirkt.In this way, an effective use of the regenerative energy of the wind with the generated wind-induced water currents for the interference of the feed suspension is effected in the body of water.
Bei der Durchführung des Verfahrens wird die Fahrgeschwindigkeit des Sanierungsschiffes bei Ausbringung der alkalischen Suspension erfindungsgemäß in Tiefenbereichen von ≥ 3 m geringer als in Tiefenbereichen von < 3 m eingestellt. Vorzugswiese wird die Fahrgeschwindigkeit des Sanierungsschiffes bei Ausbringung der alkalischen Suspension in Tiefenbereichen von ≥ 3 m auf 2 bis 8 und in Tiefenbereichen von < 3 m auf 5 bis 15 km/h eingestellt.In carrying out the method, the travel speed of the remediation vessel is adjusted according to the invention in depth ranges of ≥ 3 m lower than in depth ranges of <3 m when the alkaline suspension is applied. The driving speed of the rehabilitation vessel is preferably set to 2 to 8 in depth ranges of ≥ 3 m and 5 to 15 km / h in depth ranges of <3 m when the alkaline suspension is applied.
Erfindungsgemäß werden bei der Durchführung des Verfahrens bei der Ausbringung der alkalischen Suspensionen durch Sanierungsschiffe in Tiefenbereichen von ≥ 3 m die Suspensionskonzentration und der Mengenaustrag pro Flächeneinheit höher eingestellt als in Tiefenbereichen von < 3 m. Vorzugsweise werden die Suspensionskonzentrationen auf 5 bis 30% und in Tiefenbereichen von < 3 m auf 0,5 bis 10% eingestellt.According to the invention, in the implementation of the method in the application of the alkaline suspensions by remediation vessels in depth ranges of ≥ 3 m, the suspension concentration and the amount output per unit area are set higher than in depth ranges of <3 m. Preferably, the suspension concentrations are adjusted to 5 to 30% and in depth ranges of <3 m to 0.5 to 10%.
Bei Ausbringung der alkalischen Suspensionen mittels Sanierungsschiff in Tiefenbereichen von ≥ 3 m erfolgt der Mengenaustrag pro Flächeneinheit mit 1 bis 50 kg/m2 und in Tiefenbereichen von < 3 m mit 0,001 bis 10 kg/m2.When applying the alkaline suspensions by means of refurbishment vessels in depth ranges of ≥ 3 m, the quantity output per unit area is 1 to 50 kg / m 2 and in depth ranges <3 m 0.001 to 10 kg / m 2 .
Die Vorteile des vorgeschlagenen Verfahrens sind insbesondere die effektive Einbringung von hohen Einsatzstoffmengen pro Zeiteinheit mit hohem Wirkungsgrad hinsichtlich der Einsatzstoffausnutzung mit geringem Energieaufwand durch Nutzung der regenerativen Energie des Windes für die Einmischung der Einsatzstoffsuspension in den Gewässerkörper.The advantages of the proposed method are, in particular, the effective introduction of high quantities of starting material per unit time with high efficiency with regard to the utilization of material with low energy consumption by using the regenerative energy of the wind for the mixing of the feed suspension in the water body.
Bei Versuchsfahrten wurde festgestellt, dass bei Anwendung des vorgeschlagenen Verfahrens der Wirkungsgrad bezogen auf die eingebrachte Alkalitätsmenge bei feinkörnigen Kalkprodukten um bis zu > 10% gegenüber anderen bisher bekannten Neutralisationsverfahren gesteigert werden konnte. Damit sind erhebliche Zeit- und Kosteneinsparungen möglich.During test drives, it was found that when using the proposed method, the efficiency based on the introduced amount of alkalinity in fine-grained lime products by up to> 10% compared to other previously known neutralization method could be increased. This saves considerable time and money.
Eine besonders vorteilhafte Wirkung dieses Verfahrens ist, dass die Ausfällungen von Eisen(III)Hydroxyd infolge pH-Werterhöhung in den Tiefenbereichen des Gewässers erfolgen und die Ufer- und Flachwasserbereiche weitgehend im sauberen Zustand verbleiben.A particularly advantageous effect of this process is that the precipitations of iron (III) hydroxide occur as a result of an increase in pH in the depth regions of the water and the shallow and shallow water areas largely remain in the clean state.
Das Prinzip der Erfindung soll anhand des folgenden Ausführungsbeispiels sowie einer Figur näher erläutert werden.The principle of the invention will be explained in more detail with reference to the following embodiment and a figure.
Ein saurer Tagebausee, mit einer Fläche von 4 km2, einem mittleren Durchmesser von 2,3 km, einer mittleren Seetiefe von 10 m und einem Volumen von 40 Mio. m3, der einen pH-Wert von 3,0 sowie einen Gesamteisengehalt von 25 mg/l aufweist, soll mittels Sanierungsschiff mit einer Suspension aus Kalkhydrat und Seewasser neutralisiert werden. Eine Seefläche von 2 km2 weist eine Tiefe von > 3 bis 30 m auf. Eine Seefläche von 1,5 km2 weist eine Tiefe von ≥ 10 m auf. Eine Modellierung ergibt eine erforderliche Einsatzstoffmenge bei Beachtung eines Reaktionswirkungsgrades von 60% von 7800 t Kalkhydrat.An acid mines with an area of 4 km 2 , a mean diameter of 2.3 km, a mean sea depth of 10 m and a volume of 40 million m 3 , which has a pH of 3.0 and a total iron content of 25 mg / l should be neutralized by means of remediation vessel with a suspension of hydrated lime and seawater. A lake area of 2 km 2 has a depth of> 3 to 30 m. A lake area of 1.5 km 2 has a depth of ≥ 10 m. Modeling gives a required amount of feedstock, given a reaction efficiency of 60% of 7800 t of hydrated lime.
Das Sanierungsschiff
Bei der Durchführung der Behandlung werden je Einsatztag 150 t Kalkhydrat auf die 1,5 km2 große Seefläche mit einer Gewässertiefe von > 10 m unter Beachtung der Windrichtung, damit stets die größere Seefläche leeseitig 3 des Windes
Nach 34 Einsatztagen und einem Einsatzstoffeintrag von 5100 t hat der pH-Wert im gesamten Wasserkörper auch außerhalb der Tiefenbereiche von ≥ 10 m einen mittleren pH-Wert von 4 erreicht. Die Eisengehalte im gesamten Wasserkörper werden mit mittleren Werten von 2 mg/l gemessen.After 34 days of use and a feed intake of 5100 t, the pH value in the entire body of water has reached a mean pH of 4, even outside the depth ranges of ≥ 10 m. The iron content in the whole body of water is measured with mean values of 2 mg / l.
Nach dem Erreichen eines mittleren pH-Wertes von 4 werden die 5 t Kalkhydrat pro Beladung in einem Zeitraum von 15 min mit 120 m3 Seewasser zu einer Suspension mit einer Einsatzstoffkonzentration von 4,2 Ma.% verarbeitet und diese auf gleiche Weise auf die gesamte Gewässeroberfläche verteilt. Mit erforderlichen Leerfahrten und Beladezeiten werden stündlich 10 t und täglich 100 t Kalkhydrat auf das Gewässer aufgebracht.After reaching a mean pH of 4, the 5 t of hydrated lime per load are processed over a period of 15 minutes with 120 m 3 of seawater to a suspension with a feed concentration of 4.2 Ma.% And this in the same way on the entire Water surface distributed. With required empty runs and loading times, 10 t per hour and daily 100 t of hydrated lime are applied to the water every hour.
Nach weiteren 11 Einsatztagen und einem Einsatzstoffeintrag von 1100 t hat der pH-Wert im gesamten Wasserkörper einen mittleren pH-Wert von 7 erreicht. Die Eisengehalte im gesamten Wasserkörper werden mit mittleren Werten von 0,2 mg/l gemessen.After a further 11 days of use and a feed intake of 1100 t, the pH value in the entire body of water has reached a mean pH of 7. The iron content in the whole body of water is measured with mean values of 0.2 mg / l.
Gegenüber den Modellierungsergebnissen ergibt sich eine für die Neutralisation erforderliche Einsatzstoffmenge von insgesamt 6.200 t Kalkhydrat. Der gemessene Reaktionswirkungsgrad liegt bei 75% und damit ca. 15% über den erwarteten Werten.Compared with the modeling results, the amount of feed required for the neutralization amounts to a total of 6,200 t of hydrated lime. The measured reaction efficiency is 75% and thus about 15% above the expected values.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Windrichtungwind direction
- 22
- Sanierungsschiffrefurbishment
- 33
- Seefläche leeseitigLake area leeward
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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- DE 102006024386 A1 [0009] DE 102006024386 A1 [0009]
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- 2009-10-17 DE DE200910049741 patent/DE102009049741A1/en not_active Withdrawn
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