DE102011106470A1 - Introducing alkaline substances in acidic water, comprises e.g. carrying out thermal activation of chalk- or dolomite milk to be used, and introducing water via a pumping device into an injector combined with a mixing pump - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Einbringen von alkalischen Stoffen in saure Gewässer für die Neutralisation und Nachbehandlung dieser Gewässer, insbesondere von so genannten Bergbaufolgeseen, die eine hohe Acidität aufweisen und mit dem Zustrom saurer Grundwasserströme einer lang anhaltenden Behandlung bezüglich der Erhaltung neutraler Wasserverhältnisse bedürfen.The invention relates to a method and apparatus for introducing alkaline substances into acidic waters for the neutralization and aftertreatment of these waters, in particular of so-called Bergbaufolgeseen, which have a high acidity and the influx of acidic groundwater streams of long-lasting treatment with respect to the maintenance of neutral water conditions require.
Durch Flutung mit Oberflächenwässern kann der Versauerung entgegengewirkt werden. Bei hohen Säuregraden oder bei Flutung von bereits teilweise gefüllten Tagebauseen reicht das geringe Neutralisationspotential von Oberflächenwasser nicht aus und die Seen verbleiben ohne eine zusätzliche Behandlung im sauren Zustand.By flooding with surface waters, the acidification can be counteracted. At high acidity or flooding of already partially filled open pit mines, the low neutralization potential of surface water is insufficient and the lakes remain in an acid state without additional treatment.
Aus dem Stand der Technik ist bekannt, saure Wässer punktuell zum Beispiel an einem Seeauslauf durch Kalkung zu neutralisieren. Die Kalkung wird hier in Grubenwasseraufbereitungsanlagen praktiziert. Dabei verbleibt der See jedoch in einem versauerten Zustand und ist wirtschaftlich und touristisch nicht nutzbar.It is known from the prior art to selectively neutralize acidic waters by liming, for example at a sea outlet. The liming is practiced here in mine water treatment plants. However, the lake remains in an acidified condition and can not be used economically and touristically.
Aus dem Stand der Technik ist weiter bekannt, dass mit Anwendung von so genannten In-Lake-Verfahren eine Startneutralisation und auch die Nachbehandlung derartiger Gewässer möglich sind.From the prior art is also known that with the use of so-called in-lake process, a start neutralization and the treatment of such waters are possible.
So ist in
Nach einem weiteren Verfahren nach
Ein weiters Verfahren nach Aktenzeichen
In der
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Einbringen von alkalischen Stoffen in saure Gewässer zu finden, die geeignet sind, gebrannte Kalkprodukte mit einer hohen spezifischen Leistung mit geringem Anlagenaufwand in saure Gewässer effektiv einzubringen.The object of the invention is to find a method and a device for introducing alkaline substances into acidic waters, which are suitable to effectively introduce burned lime products with a high specific power with low investment in acidic waters.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe wie in den Patentansprüchen dargelegt, dadurch gelöst, indem eine thermisch aktivierte Kalk- oder Dolomitmilch erzeugt wird, wobei über eine Pumpvorrichtung 5 bis 150 m3/h Wasser über einen mit einer Mischpumpe kombiniertem Injektor gefördert werden und gleichzeitig aus einem Silofahrzeug feinkörniger Branntkalk oder feinkörniger Branntdolomit mit einer Körnung von < 0,1 mm in einer Menge von 1 bis 30 t/h zu einem Injektor gefördert werden, der mit einer Mischpumpe kombiniert ist und die thermisch aktivierte Kalk- oder Dolomitmilch in ein saures Gewässer eingebracht wird.According to the invention, the object as set forth in the claims, thereby achieved by a thermally activated lime or dolomite milk is produced, being conveyed via a pumping device 5 to 150 m 3 / h of water via a combined with a mixing pump injector and at the same time from a silo vehicle fine-grained quicklime or fine-grained Branntdolomit be promoted with a grain size of <0.1 mm in an amount of 1 to 30 t / h to an injector, which is combined with a mixing pump and the thermally activated lime or dolomite milk is introduced into an acidic waters ,
Erfindungsgemäß ist dieser Injektor über einer Rohrleitung oder direkt mit einer Mischpumpe verbunden, wobei in der Rohrleitung zu einer Mischpumpe und/oder in dieser Mischpumpe der Löschvorgang von Branntkalk oder Branntdolomit mit zugeführtem Wasser bei Erzeugung von Kalk- oder Dolomitmilch derartig erfolgt, dass die Temperatur der erzeugten Kalk- oder Dolomitmilch mittels Einstellung des Verhältnisses Wasser zu Branntkalk oder Branntdolomit von 1:3 bis 1:10 auf 40 bis 100°C eingestellt wird.According to the invention, this injector is connected via a pipeline or directly to a mixing pump, wherein in the pipeline to a Mixing pump and / or in this mixing pump the extinguishing process of quicklime or Branntdolomit with supplied water in producing lime or dolomite milk is such that the temperature of the produced lime or dolomite milk by adjusting the ratio of water to quicklime or Branntdolomit of 1: 3 to 1 : 10 is set to 40 to 100 ° C.
Bei der Durchführung des Verfahrens wird die in der Mischpumpe erzeugte Kalk- oder Dolomitmilch mit einer als Verdrängerpumpe ausgeführten Hochduckpumpe in einer Konzentration von 10 bis 30%, in einer Gesamtmenge von 5 bis 160 m3/h und mit einem Druck von 5 bis 150 bar über eine bewegliche schwimmende Verteilleitung in das betreffende Gewässer und/oder in den Behälter einer schwimmenden Wasserbehandlungsanlage geleitet und über diese in das betreffende Gewässer bei Bewegung derselben auf oder unter die Gewässeroberfläche eingebracht.In carrying out the process, the lime or dolomitic milk produced in the mixing pump is treated with a high pressure pump designed as a positive displacement pump in a concentration of 10 to 30%, in a total amount of 5 to 160 m 3 / h and at a pressure of 5 to 150 bar passed through a movable floating distribution line in the relevant body of water and / or in the container of a floating water treatment plant and introduced via this into the body of water when moving the same on or under the water surface.
Die Zuführung der 40 bis 100°C heißen Kalk- oder Dolomitmilch zur Verdrängerpumpe kann bei der Durchführung des Verfahrens vorzugsweise mit einer Dosierschnecke in der Mischpumpe unterstützt werden.The feeding of the 40 to 100 ° C hot lime or dolomite milk to the positive displacement pump can be supported in the implementation of the method, preferably with a metering screw in the mixing pump.
Erfindungsgemäß erfolgt die Temperatureinstellung der erzeugten Kalk- oder Dolomitmilch auf 40 bis 100°C über die Feststoff- und Wasserdosierung.According to the invention, the temperature setting of the lime or dolomite milk produced at 40 to 100 ° C via the solids and water dosage.
Das Verfahren kann in einer Ausführungsvariante so durchgeführt werden, dass die 40 bis 100°C heiße Kalk- oder Dolomitmilch in den Vorratsbehälter einer mobilen schwimmenden Wasserbehandlungsanlage geleitet und über diese in das Gewässer eingebracht wird.The method can be carried out in an embodiment variant that the 40 to 100 ° C hot lime or dolomite milk is fed into the reservoir of a mobile floating water treatment plant and introduced via this into the water.
Erfindungsgemäß besteht die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, aus folgenden Anlagenteilen:
- – mindestens ein Silofahrzeug mit pneumatischer Austragsvorrichtung,
- – mindestens ein Injektor,
- – mindestens eine flexible Rohrleitung zwischen Silofahrzeug und einem Injektor,
- – mindestens eine Wasserzuführung zum Injektor,
- – mindestens eine Rohrleitung zwischen Injektor und Mischpumpe oder Direktkopplung von Injektor und Mischpumpe,
- – mindestens eine Mischpumpe mit integriertem/kombinierten Mischraum, Förder-/Vorpressschnecke und Hochdruckpumpe, ausgeführt als Verdrängerpumpe wie Kolben-, Schnecken, Schlauch- oder Rotorpumpe,
- – mindestens eine Temperaturmessung,
- – mindestens eine Mengenmessung für Flüssigkeiten,
- – mindestens eine schwimmende/bewegliche Rohrleitung mit Auslassöffnungen unter und/oder über der Wasseroberfläche,
- – mindestens eine Verteilleitung im Gewässer und/oder eine mobile Wasserbehandlungsanlage mit Lager und Verteileinrichtungen.
- At least one silo vehicle with pneumatic discharge device,
- At least one injector,
- - at least one flexible pipeline between the silo vehicle and an injector,
- At least one water supply to the injector,
- At least one pipeline between injector and mixing pump or direct coupling of injector and mixing pump,
- - at least one mixing pump with integrated / combined mixing chamber, conveying / pre-pressing screw and high-pressure pump, designed as a displacement pump such as piston, screw, hose or rotor pump,
- At least one temperature measurement,
- At least one quantity measurement for liquids,
- At least one floating / movable pipeline with outlet openings below and / or above the water surface,
- - At least one distribution line in the water and / or a mobile water treatment plant with storage and distribution facilities.
Durch die Temperaturerhöhung der erzeugten Kalk- und/oder Dolomitmilch auf 40 bis 100°C wird erreicht, dass die feinkörnigen Kalk- und/oder Dolomitteilchen in Ihrer Körnigkeit weiter verkleinert, die spezifische Oberfläche um > 30% erhöht und die Reaktionsfähigkeit um > 30% gegenüber dem Zustand ohne Temperaturerhöhung gesteigert wird.By increasing the temperature of the lime and / or dolomitic milk produced to 40 to 100 ° C, it is achieved that the fine-grained lime and / or dolomite particles are further reduced in granularity, the specific surface is increased by> 30% and the reactivity is increased by> 30%. is increased compared to the state without increasing the temperature.
Durch das vorgeschlagene Verfahren und die Vorrichtung kann der Prozess des Branntkalklöschens wesentlich vereinfacht werden, da die sonst üblichen stationären Anlagen wie Feststoffsilo, Löschbehälter und Reifebehälter mit umfangreichen Mess- und Steuerungs- und Dosiereinrichtungen entfallen und der Gesamtprozess für die Lösung der Aufgabe der Erfindung wesentlich vereinfacht wird.By the proposed method and apparatus, the process of Branntkalklöschens can be significantly simplified, since the usual stationary equipment such as solid silo, extinguishing containers and maturing containers with extensive measuring and control and dosing omitted and the overall process for solving the problem of the invention significantly simplified becomes.
Das vorgeschlagene Verfahren und die Vorrichtung haben folgende weitere Vorteile:
- – effektiver Einsatz von gebrannten Kalk-/Dolomitprodukten für die Seewasserbehandlung ist möglich,
- – hoher Wirkungsgrad
- – Hohe Mobilität der beweglichen Anlagenausrüstung,
- – Geringe Kosten für die Aufstellung und den Betrieb der Anlagen,
- – Hohe spezifische Einsatzstoffmengen und geringer Zeitaufwand für Behandlungsmaßnahmen.
- - effective use of calcined lime / dolomite products for seawater treatment is possible,
- - High efficiency
- - high mobility of mobile equipment,
- - low costs for installation and operation of the facilities,
- - High specific input quantities and short time for treatment measures.
Mit Hilfe des vorgeschlagenen Verfahrens wird die Behandlung von lebensfeindlichen sauren Gewässern, wie beispielsweise von Tagebaurestseen zur Erholung, Bewirtschaftung und als Zwischenspeicher mit einem vergleichsweise geringen Zeitbedarf und geringen wirtschaftlichem Aufwand ermöglicht.With the help of the proposed method, the treatment of hostile acidic waters, such as for opencast mining lakes for recreation, management and as a cache with a relatively small amount of time and low cost.
Das Prinzip der Erfindung soll im folgenden Beispiel näher erläutert werden.The principle of the invention will be explained in more detail in the following example.
Ein Tagebaurestsee mit einem Volumen von 30 Mio. m3 enthält saures Wasser mit einem pH-Wert von 3,0 und einem kb7,0-Wert von 3,0 mmol/l. An opencast mine with a volume of 30 million m 3 contains acidic water with a pH of 3.0 and a k b7.0 value of 3.0 mmol / l.
Für die Neutralisation des Wasserkörpers ist, bei Annahme eines Wirkungsgrades von 90% bezogen auf das Einsatzprodukt Branntkalk mit einer Körnung von < 0,09 mm, eine Einsatzmenge von 2.800 t erforderlich.For the neutralization of the water body is, assuming an efficiency of 90% based on the feedstock quicklime with a grain size of <0.09 mm, a quantity of 2,800 t required.
Das Verfahren und die Vorrichtung zum Einbringen von alkalischen Stoffen in saure Gewässer sind als mobile Einrichtung konzipiert, um eine effektive und schnelle Realisierung des vorgeschlagenen Verfahrens zu gewährleisten und bestehen aus folgenden Ausrüstungsteilen:
- – Silofahrzeug mit pneumatischer Austragsvorrichtung zum Anliefern und Fördern von Branntkalk,
- – flexible Rohrleitung vom Silofahrzeug zum Injektor,
- – 1 Pumpe zum Ansaugen von 40 m3/h Wasser aus dem See,
- – Injektor zur Zusammenführung von Branntkalk und Wasser,
- – Eine Mischpumpe ausgeführt als Kolbenpumpe mit Vorpressschnecke,
- – Temperaturmessungen vor und nach Mischpumpe,
- – Mengenmessungen für Feststoff und Wasser,
- – Rohrleitung (DN 100; Länge 300 m),
- – Verteileinrichtungen (24 Düsen mit 20 mm Durchmesser),
- – Auftriebskörper für die schwimmende Verlagerung der Rohrleitung auf dem See,
- – Stromerzeuger (Notstromaggregat),
- – Anker, Bojen usw..
- - Silo vehicle with pneumatic discharge device for delivering and conveying quicklime,
- - flexible piping from the silo vehicle to the injector,
- - 1 pump to draw 40 m 3 / h of water from the lake,
- - injector for combining quicklime and water,
- - A mixing pump designed as a piston pump with pre-compression screw,
- Temperature measurements before and after the mixing pump,
- - quantity measurements for solid and water,
- - pipeline (DN 100, length 300 m),
- Distribution devices (24 nozzles with 20 mm diameter),
- Buoyancy body for the floating displacement of the pipeline on the lake,
- - Generator (emergency generator),
- - anchors, buoys etc ..
Aus einem Silofahrzeug werden 10 t/h Branntkalk mittels einer pneumatischen Austragsvorrichtung zu einem Injektor gefördert. Im Injektor werden 40 m3/h Wasser, die mit einem Druck von 8 bar aus dem See zu einem Injektor gefördert werden, mit 10 t/h Branntkalk vermischt und zu einer Mischpumpe, die als Kolbenpumpe mit Vorpressschnecke ausgeführt ist, weiter geleitet. Infolge der exothermen Reaktion des Löschens von Branntkalk erhöht sich die Temperatur der erzeugten Kalkmilch nach dem Injektor in der Mischpumpe auf 80 C. Bei dieser Reaktion werden die Branntkalkteilchen aufgeschlossen und sind wesentlich reaktiver als vor dieser Behandlung.From a silo vehicle 10 t / h quicklime are conveyed by means of a pneumatic discharge device to an injector. In the injector 40 m 3 / h of water, which are fed with a pressure of 8 bar from the lake to an injector, mixed with 10 t / h quicklime and passed to a mixing pump, which is designed as a piston pump with pre-auger. Due to the exothermic reaction of quenching lime, the temperature of the milk of lime produced after the injector in the mixing pump increases to 80 ° C. In this reaction, the quicklime particles are digested and are much more reactive than before this treatment.
Mittels Kolbenpumpe wird die 80°C heiße Kalkmilch mit einem Druck von 50 bar über eine 300 m lange schwimmende Leitung aus Polyethylen mit einem Innendurchmesser von 100 mm in das Gewässer über 24 Düsen mit einem Durchmesser von 20 mm in das Gewässer eingebracht. Diese Düsen sind in den letzten 30 m am Leitungsende beidseitig in einem Abstand von 2 m in einem Winkel zur Wasseroberfläche von 45° angeordnet. Die Rohrleitung ist am Ende im Durchmesser abgestuft, so dass in etwa die Strömungsgeschwindigkeit bis zum letzen Düsepaar gleich bleibt.By means of a piston pump, the 80 ° C hot milk of lime is introduced at a pressure of 50 bar through a 300 m long floating polyethylene pipe with an internal diameter of 100 mm into the water via 24 nozzles with a diameter of 20 mm into the water. These nozzles are arranged in the last 30 m at the end of the line on both sides at a distance of 2 m at an angle to the water surface of 45 °. The pipeline is graduated at the end in diameter, so that approximately the flow rate remains the same to the last pair of nozzles.
Ein Silofahrzeug enthält etwa 25 t Branntkalk, so dass alle 2,5 Stunden das Silofahrzeug gewechselt wird. Beim Wechsel bleibt die Wasserdosierung in Betrieb, um Versetzungen im Rohrleitungssystem zu vermeiden.A silo vehicle contains about 25 tons of quicklime, so every two and a half hours the silo vehicle is changed. When changing the water metering remains in operation to avoid dislocations in the piping system.
Bei einem Zweischichtbetrieb werden täglich 150 t Branntkalk mit hoher Effektivität in das zu behandelnde Gewässer eingetragen. Nach bereits 20 Einsatztagen ist im Gewässer der pH-Wert auf 7 eingestellt.In a two-shift operation, 150 tonnes of burnt lime are added daily to the water to be treated with high efficiency. After 20 working days, the pH in the water is set to 7.
Mit Hilfe der realisierten Verfahrenslösung wird die Behandlung des Tagebausees auf einfache und wirtschaftliche Weise möglich. Es wurde eine technische Lösung gefunden, mit der eine Erhaltung oder Verbesserung der Güte großer Wassermengen in sauren Restseen bei Einsatz von Branntkalk oder Branntdolomit auf einfache Weise mit hoher Effektivität möglich ist und die Grundlagen für die Nachnutzungsziele wesentlich schneller und nachhaltig geschaffen werden können.With the help of the realized process solution, the treatment of the open-pit mine is possible in a simple and economical way. A technical solution was found with which a preservation or improvement of the quality of large amounts of water in acidic lakes with the use of quicklime or Branntdolomit in a simple manner with high effectiveness is possible and the basics for the Nachnutzungsziele can be created much faster and more sustainable.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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