DE102022105352A1

DE102022105352A1 - System und verfahren zur behandlung und entsorgung von abwasser

Info

Publication number: DE102022105352A1
Application number: DE102022105352.0A
Authority: DE
Inventors: Wolf-Dieter Rausch
Original assignee: Susteco Me Sustainable Tech LLC; Susteco Me Sustainable Technology LLC
Current assignee: Susteco Me Sustainable Tech LLC; Susteco Me Sustainable Technology LLC
Priority date: 2022-03-08
Filing date: 2022-03-08
Publication date: 2023-09-14

Abstract

Die Erfindung betrifft ein System (1) und ein Verfahren zur Behandlung und Entsorgung von Abwasser. In mindestens einem Beruhigungsbecken (2) werden Leichtstoffe räumlich vom Wasserkörper getrennt. Ein überflutetes Feuchtgebiet (6), das durch mehrere Wegspuren (71, 72,...,7M) definiert ist, weist jeweils mehrere strömungstechnisch miteinander verbundene Becken (91, 92,...,9N) auf. Innerhalb jeder Wegspur (71, 72,...,7M) findet eine Bewegung (18) des Abwassers statt und organische Verschmutzungen werden durch biologischen Abbau ausschließlich mit Bakterien und anderen Mikroorganismen entfernt.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft eine Anlage zur Behandlung und Entsorgung von Abwässern, die zumindest Stoffe mit geringerer Dichte als Wasser enthalten.
Weiterhin betrifft die Erfindung eine Anlage zur Behandlung und Entsorgung von zumindest Stoffe mit geringerer Dichte enthaltendem Abwasser.
BESCHREIBUNG DES STANDES DER TECHNIK
Das europäische Patent EP 2 213 629 B1 betrifft eine Anordnung zur Behandlung und Entsorgung von salz- und ölhaltigem Abwasser. Die Anordnung umfasst einen Absetzbereich zum Aufnehmen von Abwasser und Ausfällen von Ölbestandteilen aus dem Abwasser. Ein Röhrichtgebiet hat Pflanzen zum Aufnehmen und Abbauen von Verunreinigungen im Abwasser, wobei das Röhrichtgebiet an daen Absetzbereich angrenzt. An den Röhrichtbereich schließt sich ein Modulbeckenbereich mit Anschlussbecken an, wobei das Anschlussbecken mit aufbereitetem Abwasser aus dem Röhrichtbereich und/oder anderen Anschlussbecken, gesteuert über Verteileinrichtungen, versorgt wird. Zur Aufnahme des Restwassers aus dem Modulbeckenbereich sowie zur Wasserverdunstung und Salzkonzentration ist ein Solebereich vorgesehen. Der Röhrichtbereich weist parallel angeordnete Röhrichtsegmente auf, die aus in Reihen angeordneten und durchströmten Röhrichtbecken gebildet werden. Der Absetzbereich weist den Röhrichtabschnitten entsprechende Absetzbecken auf. Am Absetzbereich ist ein senkrechter Kanal zur Zuführung und Aufteilung des Abwassers zum Absetzbecken vorgesehen. Das Versorgungsbecken des Modulbeckenbereichs wird für Zuchtpflanzen, Algen, Tiere, Fische, Garnelen und/oder Mikroorganismen gebildet. Der Absetzbereich, der Röhrichtbereich, der Modulbeckenbereich und der Salzbereich sind mit ihren Becken in Fließrichtung des Abwassers terrassenartig in abnehmenden Höhenniveaus angeordnet. Die Strömung des Abwassers durch das System wird durch die Schwerkraft verursacht. Im Absetzbereich sind Oberflächenskimmer vorgesehen, mit denen Öl von der Oberfläche absaugbar und einem Auffangbehälter zuführbar ist. Eine Steuervorrichtung ist mit Sensoren zum Messen und Einstellen von chemischphysikalischen Parametern des Abwassers versehen. Die Basis des Röhrichtbereichs hat eine untere Versiegelungsschicht zum Abdichten und eine Substratschicht zum Bepflanzen, wobei der Röhrichtbereich mit Phragmites Australis bepflanzt wird.
Die internationale Patentanmeldung WO 2009/000845 A2 offenbart ein Verfahren zur Verwendung von kontaminiertem Wasser aus einem Abflussstrom eines Bohrlochs, der von Ölbohrlöchern erzeugt wird, um Biokraftstoff und/oder andere biochemische Zusammensetzungen herzustellen. Das Verfahren ist definiert durch Trennen des Bohrlochausflussstroms in einer Öl-Wasser-Trennanordnung in einen Rohölstrom und einen verunreinigten Wasserstrom mit verkappten Fraktionen von Verunreinigungen, wie etwa Rohöl, Salz und Metallen. Anschließend wird mindestens ein Teil des kontaminierten Wasserstroms einem Bewässerungssystem einer kaskadenartigen Reihe von Erdbeeten zugeführt, in denen mindestens eine salztolerante Zellulosepflanze, wie Schilf, Eukalyptusbäume und/oder Tamaris, gepflanzt ist, wobei diese Kaskade aus Bodenbetten wirken als kaskadierter biologischer Filter zur schrittweisen weiteren Reduzierung des Rohöl- und Metallgehalts des kontaminierten Wasserstroms. Die Zellulosekultur oder -kulturen werden auf den Erdbeeten angebaut, wobei der kontaminierte Wasserstrom verwendet wird, um die Zellulosekultur oder -kulturen zu bewässern und heranzureifen. Eine herangereifte reife Zellulosepflanze wird von mindestens einem der Erdbeete geerntet und schließlich wird das Zellulosematerial der Ernte durch einen chemischen Umwandlungsprozess in eine Verbindung eines Biokraftstoffs und/oder einer anderen biochemischen Zusammensetzung umgewandelt.
Die biologische Behandlung von Abwasser erfolgt üblicherweise auf zwei verschiedene Arten, entweder auf technische Art oder auf natürliche Art. Der technische Weg ist die Standard-Abwasserbehandlung wie durch eine Sequencing-Batch-Reactor (SBR)-Technologie und viele andere, die weltweit im Einsatz sind. Der natürliche Weg ist die Schilfbett-Technologie, die auch in vielen Teilen der Welt Stand der Technik ist. Schilfbeete, bestehend aus mehreren wesentlichen Bestandteilen, wie einer Vorbehandlung zur Entfernung von Feststoffen, dem horizontal oder vertikal durchströmten Schilfbeet mit Phragmites Australis (Schilf) und/oder anderen höheren Pflanzen, Sumpfpflanzen oder Helophyten, und der gesamten technischen Ausrüstung (wie Anordnungen von Zulauf, Ablauf, Anschlüssen, Durchfluss- und Qualitätsmessung, Durchflussregulierung) sind in der Abwasserbehandlung bestens bekannt.
Das Hauptmerkmal aller Schilfarten ist, dass das zu behandelnde Wasser den bepflanzten Filterkörper vertikal oder horizontal oder in einer Kombination aus beidem durchströmen muss und in jedem Fall nicht ständig Wasser an der Oberfläche steht. Es gibt aber auch eine andere Begrifflichkeit, die sog. Pflanzenkläranlagenfamilie, die neben den oben genannten Röhrichttypen auch die Klärteiche und die Überlaufröhrichte umfasst, die eine Mischung aus Röhricht- und Klärteichtechnik darstellen.
Ein Nachteil besteht darin, dass die Wurzeln von Phragmites Australis oder anderen höheren Pflanzen, wie Sumpfpflanzen, die Abdichtungsschicht durchdringen, wenn die Behandlungsfläche oder das Überlaufröhricht keine künstliche Abdichtung, wie z.B. eine Folie aus Polyethylen hoher Dichte (HDPE) aufweist. Dadurch wird die Abdichtungsschicht durchlässig und es besteht die Gefahr der Versickerung und Grundwasserverschmutzung.
Ein weiterer Nachteil ist, dass die umfangreiche Biomasse von Phragmites Australis, die bis zu 6 m hoch werden kann, verhindert, dass Sonnenlicht die Wasseroberfläche erreicht. Daher ist der aktive Wasserkörper oberhalb der Wurzelzone fast wie nachts dunkel und beschattet. Das Fehlen von Sonnenlicht im Wasserkörper lässt einige der wichtigen biologischen und chemischen Aktivitäten nicht zu, die in den sonnenbeschienenen seichten Gewässern stattfinden.
Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass die umfangreiche Biomasse von Phragmites Australis regelmäßig geerntet und mangels Weiterverwendung kostenintensiv entsorgt werden muss. Zudem steht keine geeignete Erntetechnik zur Verfügung, weshalb der Boden und die Uferzonen der Röhrichtbecken mehr oder weniger stark geschädigt werden und nach der Ernte repariert werden müssen.
Darüber hinaus steht das großflächige Wachstum der Schilfbiomasse in einer harten Nährstoffkonkurrenz mit den im Flachwasser lebenden Mikroorganismen wie Bakterien, die für den Abbau der Schadstoffe, wie Kohlenwasserstoffe, verantwortlich sind. Das Wachstum von Schilfbiomasse erfordert viel Kunstdünger für den Betrieb und das Funktionieren der Anlage. Zudem muss der Nährstoffmangel durch die Zugabe von Kunstdünger in die Anlage ausgeglichen werden, was sich negativ auf die Ökobilanz und die Betriebskosten auswirkt.
Die Röhrichttechnik, ob Filterkörpersystem oder überflutetes Röhricht, ist in ihrer Prozessfunktion an die Röhrichte bzw. Sumpfpflanzen oder Helophyten gebunden und daher auf einen bestimmten maximalen Salzgehalt (Salinität) begrenzt, wobei die Obergrenze sich dort befindet, wenn der Salzgehalt von Meerwasser erreicht ist, der bei etwa 3,5 % liegt. Oberhalb dieses Salzgehaltes können höhere Pflanzen nicht überleben und daher haben Filterkörperröhrichte und überflutete Röhrichte bei maximal 3,5 % Salzgehalt im zu behandelnden Abwasser ihre Grenzen.
Klärteiche standen am Anfang der Kläranlagengeschichte und waren lange Zeit Stand der Technik der Abwasserreinigung. Mit zunehmender Bevölkerungszahl und Verschmutzung sind Klärteiche jedoch nicht mehr Stand der Technik für die häusliche Abwasserbehandlung, da die Behandlungskapazität begrenzt und der Flächenbedarf groß ist und es unter Umständen zu Geruchsbelästigungen kommen kann. Für spezielle, meist industrielle Anwendungen werden Klärteiche jedoch auch heute noch genutzt.
Das Hauptmerkmal von Klärteichen besteht darin, dass kein nennenswerter Abwasserstrom durch einen Filterkörper fließt. Die für die Reinigungsbehandlung und/oder den Abbauprozess verantwortlichen Mikroorganismen befinden sich hauptsächlich in einer mobilen Phase, die frei durch den Wasserkörper schwimmt.
Nur ein geringer Teil des Reinigungs- und/oder Abbauprozesses wird von immobilen Mikroorganismen durchgeführt, die auf Oberflächen, wie dem Boden oder den Seitenwänden der Teiche, einen Biofilm bilden, der zudem als biologische Versiegelung gilt, da es den Wasserdurchgang durch die sogenannte biologische Membran (den Biofilm auf Oberflächen) verstopft oder zumindest deutlich verringert.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein System zur Aufbereitung und Entsorgung von Abwasser bereitzustellen, das zumindest Leichtstoffe (Stoffe mit geringerer Dichte als Wasser) enthält, wobei die Anlage keinen negativen Einfluss auf die Wirtschaftlichkeit und die Ökobilanz der Anlage hat, sowie keine Beschattung verursacht, damit das Sonnenlicht die Wasseroberfläche erreicht, eine Grundwasserverschmutzung vermeidet und keine Begrenzung des Salzgehalts des zu behandelnden Abwassers erforderlich macht.
Die obige Aufgabe wird durch ein System zum Behandeln und Entsorgen von Abwasser, das zumindest Leichtstoffe enthält, gelöst, das System die Merkmale des Anspruchs 1 umfasst.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Behandlung und Entsorgung von Abwässern bereitzustellen, das zumindest Leichtstoffe enthält, das keine negativen Auswirkungen auf die Wirtschaftlichkeit und die Ökobilanz hat, keine Beschattung bereitstellt, damit Sonnenlicht die Wasseroberfläche erreicht, Grundwasserbelastungen vermeidet und hat keine Begrenzung des Salzgehalts des zu behandelnden Abwassers besitzt.
Die obige Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Behandeln und Entsorgen von Abwasser gelöst, das zumindest Leichtstoffe enthält, wobei das Verfahren die Merkmale des Anspruchs 17 umfasst.
Gemäß einer Ausführungsform des Systems zum Behandeln und Entsorgen von zumindest Leichtstoffe enthaltendem Abwasser weist das System eine Pipeline zum Zuführen des Abwassers auf. Das zu behandelnde Abwasser kann häusliches und industrielles Abwasser, thermisch belastetes Wasser, wie beispielsweise Kühlwasser, Ölproduktionswasser oder zusätzlich mit Salz, Metallen, Mineralien und anderen Substanzen belastetes Abwasser sein. Das Abwasser kommt mit einer Geschwindigkeit von wenigen Metern pro Sekunde aus der Pipeline.
Mindestens ein Beruhigungsbecken nimmt das Abwasser aus der Pipeline auf, um die Leichtstoffe räumlich vom Rest des Abwasser zu trennen. Nach einer definierten Verweilzeit des Abwassers im Beruhigungsbecken schwimmen bzw. befinden sich die Leichtstoffe im Beruhigungsbecken an der Gewässeroberfläche. Leichtstoffe sind Stoffe, die eine geringere Gesamtdichte als die Dichte von Wasser haben. An einem Eingang eines überfluteten Feuchtgebiets ist ein Austreibungsbereich angeordnet, wobei der Austreibungsbereich das Abwasser aus dem Beruhigungsbecken aufnimmt. Vorzugsweise nimmt der Austreibungsbereich das Abwasser etwa aus der Mitte der Wassersäule (Mitte zwischen Wasserspiegel und Boden des Beruhigungsbeckens) innerhalb des Beruhigungsbeckens auf. Das überflutete Feuchtgebiet wird durch mindestens eine Wegspur definiert, wobei jede Wegspur eine Vielzahl von strömungstechnisch miteinander verbundenen Becken aufweist. Innerhalb jeder Wegspur findet eine Bewegung des Abwassers statt. Die strömungstechnisch miteinander verbundenen Becken dienen der Entfernung organischer Verunreinigungen durch biologischen Abbau ausschließlich mittels Bakterien und anderen Mikroorganismen erfolgt. Die anderen Mikroorganismen können z.B. Pilze, Sporen von Pilzen, Algen etc. sein, die beispielswese über den Wind oder durch Vogelkot in die Becken eingetragen werden. Auch die Bakterien können über den Wind eingetragen werden.
Es ist klar, dass bei dem biologischen Abbau keine höheren Pflanzen beteiligt sind.
Zusätzlich können Mikroalgen den Becken des überfluteten Feuchtgebietes beigefügt werden oder in diesen vorhanden sein. Die Mikroalgen wirken als Katalysator für Nährstoffe für die Bakterien.
Das Volumen des Beruhigungsbeckens ist so bemessen, dass die zu behandelnde Tagesmenge an Abwasser für mindestens einen Tag zurückgehalten werden kann. Das Verhältnis zwischen Durchmesser und Tiefe des Beruhigungsbeckens beträgt mindestens 1:10, vorzugsweise 1:20.
Der Vorteil des Systems zur Behandlung und Entsorgung von Abwasser liegt darin, dass keine Wurzeln höherer Pflanzen in eine Dichtungsschicht der Becken eindringen könnten, das Sonnenlicht nicht durch höhere Pflanzen blockiert wird, um die Wasseroberfläche der Becken zu erreichen, und das System kann wirtschaftlich betrieben werden. Außerdem hat das erfindungsgemäße System keine Begrenzung bezüglich des Salzgehalts des Abwassers bzw. keine Begrenzung hinsichtlich der Kapazität.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung hat das Beruhigungsbecken eine achteckige Form und wird durch einen Erddamm begrenzt. Die achteckige Form des Beruhigungsbeckens dient der Energiedissipation und der Reduzierung der Strömungsgeschwindigkeit des zumindest mit Leichtstoffen, beispielsweise Öl, und auch Salz beladenen Abwassers, das über die Pipeline dem Beruhigungsbecken zugeführt wird. Im Beruhigungsbecken werden die Leichtstoffe räumlich vom Abwasser getrennt.
Der Vorteil des Beruhigungsbeckens besteht darin, dass das zufließende Abwasser irgendwo im mittleren Drittel des Gewässers in das Beruhigungsbecken eingeleitet wird und die Wände des Beruhigungsbeckens für ausreichend Reibung sorgen, so dass sich die Strömung des Abwassers innerhalb des Beruhigungsbeckens beruhigt. Die Leichtstoffe lassen sich leicht vom restlichen Wasser trennen. Das Beruhigungsbecken kann verschiedene künstliche Formen haben, beispielsweise rund, sechseckig, orthogonal oder dergleichen.
Gemäß einer Ausführungsform des Systems ist mindestens eine Entnahmevorrichtung vorgesehen, um die Leichtstoffe, wie z.B. Öl, aus dem Beruhigungsbecken zu extrahieren. Zum Transport der geförderten Leichtstoffe, beispielsweise Öl, zu einem Lagerplatz für Leichtstoffe ist eine Leitung vorgesehen.
Wie oben beschrieben, ist ein Austreibungsbereich an einem Eingang eines überfluteten Feuchtgebiets angeordnet, und der Austreibungsbereich nimmt das Abwasser aus dem Beruhigungsbecken auf. Vom Beruhigungsbecken zum Austreibungsbereich wird das Abwasser über eine Schwerkraftströmung transportiert. Hinter dem Beruhigungsbecken gibt es für den Transport des Abwassers nur eine Schwerkraftströmung. Der Vorteil der Schwerkraftströmung ist, dass keine Pumpen betrieben werden und fossile Energie eingespart wird. In einer Ausführungsform weist der Austreibungsbereich mindestens eine Rampe mit einer Rampenfläche auf, wobei das nahezu leichtstofffreie Abwasser aus dem Beruhigungsbecken die Rampenfläche hinab zum Eingang des überfluteten Feuchtgebiets fließt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfasst die Rampenfläche mehrere Hindernisse, die auf der Rampenfläche angeordnet sind. Die Hindernisse sollen die Turbulenzen des Abwassers erhöhen, das die Rampenfläche hinunter zum Eingang des überfluteten Feuchtgebiets fließt. In einer weiteren Ausführungsform entspricht die Anzahl der Rampen des Austreibungsbereich der Anzahl der Wegspuren.
Der Vorteil des Austreibungsbereich besteht darin, dass er zum Austreiben von H₂S verwendet werden kann, das im Abwasser enthalten sein kann. Der Austreibungsbereich erzeugt effizient Turbulenzen und vergrößert die Oberfläche des Abwassers, was die Effizienz des Austreibens von H₂S erhöht. Das Austreiben von H₂S ist wichtig, da zu viel H₂S im Abwasser die nachfolgenden Abbauprozesse im Überschwemmungsgebiet erschweren bzw. verzögern würde.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist das überflutete Feuchtgebiet durch mindestens eine sektorförmige Wegspur definiert, wobei jede sektorförmige Wegspur aus mehreren strömungstechnisch miteinander verbundenen Becken besteht. Die Bewegung des Abwassers findet innerhalb jeder sektorförmigen Wegspur statt, und die Entfernung organischer Verunreinigungen durch biologischen Abbau erfolgt ausschließlich unter Verwendung von Bakterien und anderen Mikroorganismen. Falls erforderlich und geeignet, können dem Abbauprozess zusätzliche Mikroalgen und/oder Bakterien zugesetzt werden. Die tägliche Höhe der Beladung der Becken des überfluteten Feuchtgebiets liegt zwischen 2 und 5 cm/m² der Fläche der Becken im überfluteten Feuchtgebiet. Die tägliche Beladungshöhe hängt von vielen Faktoren ab, wie z. B. Verschmutzung, Verdunstungsleistung am jeweiligen Standorte des überfluteten Feuchtgebiets und vielen mehr. Aus Gründen der wirtschaftlichen Machbarkeit wird die überflutete Feuchtgebietsfläche mit einer sogenannten natürlichen mineralischen Dichtungsschicht (MSL) abgedichtet, die je nach Durchlässigkeit des für die MSL verwendeten Materials zwischen 20 und 30 cm beträgt. Die Durchlässigkeit wird am Durchlässigkeitsbeiwert (kf-Wert) bemessen. Der Durchlässigkeitskoeffizient hängt stark von der Bodenpartikelgröße und Faktoren, wie z.b. Hohlraumanteil, Sättigung sowie Formen und Anordnung der Bodenpartikel, ab.
Der Vorteil der sektorförmigen Wegspur besteht darin, dass die Strecke lange und schmale Becken hat, die sich an die Konturlinien des verfügbaren Landes anschmiegen, und dass sich die Form des überfluteten Feuchtgebiets perfekt in die Konturen des verfügbaren Landes einfügt, was einen erheblichen Vorteil für die wirtschaftliche Machbarkeit bietet.
Wie oben beschrieben, hat das Beruhigungsbecken eine achteckige Form, die durch einen Erddamm definiert ist, und das Beruhigungsbecken ist so ausgelegt, dass es Energie dissipiert und die Strömungsgeschwindigkeit des öl- und salzhaltigen Abwassers verringert, das dem Beruhigungsbecken über die Pipeline zugeführt wird. Aufgrund der achteckigen Form des Beruhigungsbeckens ist die Fließrichtung des Abwassers im Beruhigungsbecken schrauben- oder spiralförmig zur Mitte des Gewässers innerhalb des Beruhigungsbeckens hin ausgerichtet. Das nahezu ölfreie Abwasser verlässt das Beruhigungsbecken durch ein zentrales Ablaufbauwerk, das sich auf einer Höhe ähnlich dem Einlauf der Pipeline befindet.
Diese Strömungsrichtung ermöglicht die Flotation von Leichtstoffen, wie z.B. Öl. Nach dem Flotationsprozess schwimmen die Leichtstoffe an der Oberfläche, wo sie mit vorhandener Technik, wie z.B. Skimmer oder Sauger, entfernt und über eine Leitung zu einem Öllager transportiert werden. Das Volumen des Beruhigungsbeckens ist so bemessen, dass die zu behandelnde Tagesmenge an Abwasser mindestens einen Tag zurückgehalten werden kann. Das Verhältnis zwischen Durchmesser und Tiefe des Beruhigungsbeckens beträgt mindestens 1:10, vorzugsweise 1:20.
Der Vorteil liegt darin, dass die Form des Beruhigungsbeckens und die Position des Zulaufs des ölbelasteten Abwassers eine effiziente und zeitwirksame Trennung des Öls vom Rest der Abwassers ermöglichen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Austreibungsbereich mindestens eine Rampe mit einer Rampenfläche auf, wobei die Rampenfläche mehrere auf der Rampenfläche angeordnete Hindernisse umfassen kann. Die Anzahl der Rampen entspricht der Anzahl der sektorförmigen Wegspuren. Die Rampenfläche ist rechteckig oder idealerweise trapezförmig.
Der Vorteil der Gestaltung der Rampenflächen liegt in den erhöhten Turbulenzen des die Rampenfläche herunterströmenden Abwassers. Die Turbulenzen bewirken eine Belüftung und somit eine Vergrößerung der Wasseroberfläche, wodurch Gase, wie z.B. H₂S, aus dem Wasser ausgetrieben werden können. Das Austreiben von H₂S ist ein wichtiger Prozessschritt, da zu hohe H₂S-Gehalte im zu behandelnden Wasser nachfolgende Abbauprozesse im überfluteten Feuchtgebiet erschweren oder verzögern.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung hat jedes der mehreren fluidisch miteinander verbundenen Becken jeder sektorförmigen Wegspur abgerundete Formen in Bereichen jedes Beckens, wo sich eine Strömungsrichtung ändert und in diesen Bereichen die Fließgeschwindigkeit erheblich reduziert ist. Zur Vermeidung, dass das Teile des Abwassers nicht an dem biologfischen Abbauprozess teilnehmen, sind diese abgerundeten Formen vorgesehen.
Das überflutete Feuchtgebiet ist der Bereich, in dem die eigentliche Behandlung (z. B. die Entfernung von Kohlenwasserstoffen) stattfindet. Der Vorteil der abgerundeten Formen besteht darin, dass ein reduzierter oder gestoppter Abwasserfluss in Ecken der Becken vermieden wird. Ein reduzierter oder gestoppter Abwasserfluss würde sich negativ auf den Abbauprozess auswirken. Ein weiterer Vorteil der abgerundeten Formen der Becken ist, dass keine Verfüllung erfolgt, was sich positiv auf die Wirtschaftlichkeit und die Ökobilanz der Anlage auswirkt.
Gemäß einer Ausführungsform beträgt die tägliche Höhe der Beladung im überfluteten Feuchtgebiet zwischen 2 und 5 cm/m² und hängt von vielen Faktoren, wie z.B. Verschmutzung, Verdunstungskapazität am jeweiligen Standort und vielen mehr ab. Aus Gründen der wirtschaftlichen Machbarkeit wird die für die Überflutung vorgesehene Fläche des Feuchtgebiets mit einer sogenannten natürlichen mineralischen Dichtungsschicht (MSL) abgedichtet, die je nach gemessener Durchlässigkeit des Materials (Korngröße, Kornverteilung) zwischen 20 und 30 cm dick sein soll.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umschließt ein Damm jedes Becken jeder sektorförmigen Wegfspur. Der Damm bildet auch Trennwände innerhalb einiger Becken der sektorförmigen Wegspur. Auf dem Damm kann eine Straße gebildet sein.
Der Vorteil besteht darin, dass der Damm es dem Wartungspersonal ermöglicht, fast jeden Ort innerhalb des überfluteten Feuchtgebiets zu erreichen, und außerdem decken einige der Dämme die Rohre ab, die von einem Becken zum nächsten stromabwärts gelegenen Becken des Terrassensystems führen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind die mehreren strömungstechnisch miteinander verbundenen Becken in einer natürlichen Landschaft oder einem natürlichen Landschaftsprofil angeordnet. Ein Niveau des Wasserstands des zu reinigenden Abwassers innerhalb der miteinander verbundenen Becken hat eine identische Höhenlinie für ein Becken und liegt auf einem niederen Niveau für ein nachfolgendes Becken.
Der Vorteil dieser Ausgestaltung des überfluteten Feuchtgebietes in einer naturbelassenen Landschaft besteht darin, dass Baukosten und Bauzeit deutlich reduziert werden, was sich positiv auf die Wirtschaftlichkeit des Systems auswirkt.
Gemäß einer gezeigten Ausführungsform sind die miteinander verbundenen Becken durch die Konturlinien und eine Fluidverbindung zwischen zwei aufeinanderfolgenden Becken definiert, wobei die Fluidverbindung ein Engpass sein kann. Gemäß einer anderen gezeigten Ausführungsform können die miteinander verbundenen Becken teilweise durch die Konturlinien und teilweise durch mindestens einen Damm definiert werden. Die Fluidverbindung zwischen zwei aufeinanderfolgenden Becken kann bevorzugt ein Engpass sein.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung führt ein Ablauf mindestens eines letzten Beckens der mindestens einen Wegspur zu einem Salzabscheidebereich.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist an einem Ausgang des überfluteten Feuchtgebiets eine Sammelkanal oder Sammelrinne angeordnet, die das gereinigte Abwasser aus einem Ablauf mindestens eines letzten Beckens der mindestens einen Wegspur aufnimmt. Der Sammelkanal führt zu einem Salzabscheidebereich.
Der Salzabscheidungsbereich kann ein Verdampfungsbereich sein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist eine zentrale Steuereinheit vorgesehen, um die dem Beruhigungsbecken zugeführte Menge ölbeladenen Abwassers und die Verweilzeit im Beruhigungsbecken, die dem Austreibungsbereich zugeführte Rate an nahezu ölfreiem Abwasser und die Menge des Abwassers zu steuern, die dem überfluteten Feuchtgebiet zugeführt wird. Ebenso kann die Fließgeschwindigkeit zwischen den Becken einer jeden Wegspur und die Menge an gereinigtem, aber salzhaltigem Wasser, das in den Sammelkanal geleitet wird, geregelt bzw. gesteuert werden.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist an einem Ausgang des überfluteten Feuchtgebiets ein Sammelkanal angeordnet, der das Abwasser von jeder der sektorförmigen Wegspuren aufnimmt. Ein Verdunstungsbereich erhält das gereinigte, aber salzhaltige Abwasser über den Sammelkanal.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst ein Verfahren zum Behandeln und Entsorgen von Abwasser, das zumindest Leichtstoffe enthält:

• einen Schritt des Zuführens des Abwassers zu einem Beruhigungsbecken, um Leichtstoffe (beispielsweise Öl) abzutrennen und Entfernen der aufschwimmenden Leichtstoffe von der Oberfläche des Wasserkörpers in dem Beruhigungsbecken;
• einen Schritt des Transportierens des von nahezu Leichtstoffen freien Abwassers aus dem Beruhigungsbecken zu einem Austreibungsbereich zum Erzeugen von Turbulenzen und Belüftung zum Austreiben des H₂S; und
• einen Schritt des Überführens des nahezu leichtstofffreien Abwassers aus dem Austreibungsbereich in ein überflutetes Feuchtgebiet, um eine Reinigung von organischen Schadstoffen ausschließlich mittels Bakterien und anderen Mikroorganismen durchzuführen, wobei das zu reinigende Wasser mehrere miteinander verbundene Becken durchströmt.

Gemäß einer weiteren möglichen Ausführungsform wird in einem zusätzlichen Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens das gereinigte Wasser aus dem letzten Becken der mindestens einen Strecke über mindestens einen Abfluss des überfluteten Feuchtgebiets zu einem Salzabscheidebereich geleitet.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann ein Schritt des Überführens des gereinigten Wassers aus dem letzten Becken jeder Wegspur des überfluteten Feuchtgebiets direkt in den Salzabscheidebereich oder indirekt in einen Sammelkanal erfolgen, der dann zum Salzabscheidebereich führt. Der Salzabscheidebereich kann verschiedene Ausbildungen haben. Das kann zum Beispiel ein einfacher Teich oder See, eine Solarsaline oder eine technische Saline sein.
Gemäß einer Ausführungsform wird der Verfahrensschritt im Beruhigungsbecken durch eine tangentiale, spiralförmige oder spiralförmige Strömung unterstützt. Mit Hilfe der Wände des Beruhigungsbeckens wird genügend Reibung erzeugt, um die Bewegung des Abwassers innerhalb des Beruhigungsbeckens zu verlangsamen. Das Beruhigungsbecken kann verschiedene künstliche Formen haben, beispielsweise rund, sechseckig, orthogonal oder dergleichen. Die Form des Beruhigungsbecken kann durch einen Erddamm definiert werden. Die Leichtstoffabscheidung erfolgt vorzugsweise bei einer Verweilzeit zwischen eineinhalb bis drei Tagen. In einer Ausführungsform werden die Leichtstoffe von der Oberfläche des Beruhigungsbeckens abgesaugt und über eine Pipeline zu einem Lagerbereich für die Leichtstoffe transportiert.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform findet das Austreiben des H₂S auf einer Rampenfläche mindestens einer Rampe des Austreibungsbereichs statt, während das Abwasser die Rampenfläche hinunterfließt. Beispielsweise beträgt die Zuflussrate vom Austreibungsbereich zum überfluteten Feuchtgebiet etwa 40.000 m³/Tag und ein Abfluss aus dem überfluteten Feuchtgebiet etwa 26.000 m³/Tag.
Der Verdunstungsbereich kann als Recyclingsee zur Wasserverdunstung und Sammlung von Reststoffen betrachtet werden. Das Wasser wird verdunstet und somit durch Verdunstung wieder in den regionalen Wasserkreislauf zurückgeführt. Die Reststoffe wie Mineralien, verschiedene Salzsorten, seltene Erden und viele andere Stoffe können bei Bedarf von Zeit zu Zeit abgeholt werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die zahlreichen Vorteile der Offenbarung können von Fachleuten unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren besser verstanden werden, in denen:

1 zeigt eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines Systems zum Behandeln und Entsorgen von Abwasser, das zumindest Leichtstoffe enthält.
2 ist eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform eines Systems zur Behandlung und Entsorgung von Abwasser, das zumindest Leichtstoffe enthält und zusätzlich in der Lage ist, thermisches Wasser zu verarbeiten.
3 ist eine schematische Darstellung einer Ausführungsform des Beruhigungsbeckens und des Austreibungsbereichs.
4 ist eine vergrößerte Ansicht des in 3 mit einer gestrichelten Linie markierten Bereichs, der das Beruhigungsbecken und den Austreibungsbereich Abstreifbereich zeigt.
5 ist eine schematische Darstellung einer Ausführungsform (siehe 1) des überfluteten Feuchtgebiets zur Reinigung mittels Bakterien und anderer Mikroorganismen von Resten im Abwasser verbliebener organischer Schadstoffe.
6 ist eine vergrößerte Ansicht des Bereichs, der in 5 mit einer gestrichelten Linie B markiert ist, die eine detaillierte Ansicht des Austreibungsbereichs zeigt.
7 ist eine vergrößerte Ansicht des in 5 mit einer gestrichelten Linie C markierten Bereichs, der die Fluidverbindung von einem stromaufwärts gelegenen Becken zu einem stromabwärts gelegenen Becken des überfluteten Feuchtgebiets zeigt.
8 ist eine vergrößerte Ansicht des Bereichs, der in 5 mit einer gestrichelten Linie D markiert ist, die einen Abfluss eines Beckens einer sektorförmigen Wegspur des überfluteten Feuchtgebiets zu einem Sammelkanal zeigt.
9 ist eine Querschnittsansicht des Beruhigungsbeckens entlang der Schnittlinie A-A in 4.
10 ist eine Querschnittsansicht des Austreibungsbereichs entlang der Schnittlinie B-B in 5, gefolgt von einem ersten Becken eines Sektors der sektorförmigen Wegspur.
11 ist eine Querschnittsansicht des Übergangs des ersten Beckens zum zweiten Becken eines Sektors der sektorförmigen Wegspur.
12 ist eine Querschnittsansicht des Übergangs des zweiten Beckens zum dritten Becken eines Sektors der sektorförmigen Wegspur.
13 ist eine Querschnittsansicht des Übergangs des dritten Beckens zum vierten Becken eines Sektors der sektorförmigen Wegspur.
14 ist eine Querschnittsansicht des Übergangs des vierten Beckens eines Sektors der sektorförmigen Wegspur zu einem Sammelkanal.
15 ist eine Querschnittsansicht eines Damms des Salztrennungsbereichs, der ein Verdampfungsbereich ist.
16 ist eine schematische Querschnittsansicht eines Beckens von 2 entlang der Schnittlinie G-G in 2.
17 ist eine schematische Querschnittsansicht eines Beckens von 2 entlang der Schnittlinie H-H in 2.
18 ist eine schematische Ansicht einer weiteren Ausführungsform der Rampe des Austreibungsbereichs.
19 ist eine schematische Darstellung einer zusätzlichen Ausführungsform der Rampe des Austreibungsbereichs.
20 ist ein Flussdiagramm einer Ausführungsform des Verfahrens zum Behandeln und Entsorgen von Abwasser aus der Ölförderung, das mindestens Salz und Öl enthält.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Gleiche Bezugszeichen beziehen sich in den verschiedenen Figuren auf gleiche Elemente oder Elemente ähnlicher Funktion. Ferner sind in den Figuren nur für die Beschreibung der jeweiligen Figur notwendige Bezugszeichen dargestellt. Die gezeigten Ausführungsformen stellen nur Beispiele dar, wie die Erfindung ausgeführt werden kann. Dies sollte nicht als Einschränkung der Erfindung ausgelegt werden.
Darüber hinaus versteht es sich, dass diese Erfindung nicht auf die beschriebenen speziellen Methoden, Materialien und Modifikationen beschränkt ist und als solche natürlich variieren kann. Es versteht sich auch, dass die hierin verwendete Terminologie nur dem Zweck dient, bestimmte Aspekte zu beschreiben, und nicht dazu gedacht ist, den Umfang der vorliegenden Erfindung einzuschränken, der nur durch die beigefügten Ansprüche begrenzt ist.
Sofern nicht anders definiert, haben alle hierin verwendeten technischen und wissenschaftlichen Begriffe die gleiche Bedeutung, wie sie allgemein von einem Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet verstanden wird, zu dem diese Erfindung gehört. Obwohl alle Verfahren, Systeme, Vorrichtungen oder Materialien, die den hierin beschriebenen ähnlich oder äquivalent sind, in der Praxis oder beim Testen der Erfindung verwendet werden können, werden die bevorzugten Verfahren, Systeme, Vorrichtungen und Materialien nun beschrieben.
Es versteht sich, dass sich die Verwendung von „oder“ in der vorliegenden Anmeldung auf eine „nicht ausschließliche“ Vereinbarung bezieht, sofern nicht anders angegeben. Wenn zum Beispiel gesagt wird, dass „Element x A oder B ist“, versteht es sich, dass dies eines der folgenden Bedeutungen haben kann: (1) Element x ist nur das eine oder das andere von A und B; (2) Punkt x ist sowohl A als auch B. Anders ausgedrückt, das Wort „oder“ wird nicht verwendet, um eine „ausschließliche oder“- Anordnung zu definieren. Zum Beispiel würde eine „exklusive oder“-Anordnung für die Aussage „Element x ist A oder B“ erfordern, dass x nur eines von A und B sein kann. „umfassend mindestens eines von“ in Kombination mit einem System oder Element soll bedeuten, dass das System oder Element eines oder mehrere der nach dem Satz aufgeführten Elemente enthält. Beispielsweise umfasst eine Vorrichtung mindestens eines von: einem ersten Element; ein zweites Element; und ein drittes Element soll als eine der folgenden strukturellen Anordnungen ausgelegt werden: eine Vorrichtung, die ein erstes Element umfasst; eine Vorrichtung, die ein zweites Element umfasst; eine Vorrichtung, die ein drittes Element umfasst; eine Vorrichtung, die ein erstes Element und ein zweites Element umfasst; eine Vorrichtung, die ein erstes Element und ein drittes Element umfasst; eine Vorrichtung, die ein erstes Element, ein zweites Element und ein drittes Element umfasst; oder eine Vorrichtung, die ein zweites Element und ein drittes Element umfasst. Eine ähnliche Interpretation ist beabsichtigt, wenn der Ausdruck „verwendet in mindestens einem von:“ hierin verwendet wird. Darüber hinaus soll „und/oder“, wie hierin verwendet, eine grammatikalische Konjunktion bedeuten, die verwendet wird, um anzuzeigen, dass ein oder mehrere der aufgeführten Elemente oder Bedingungen enthalten sein oder auftreten können. Beispielsweise soll eine Vorrichtung, die ein erstes Element, ein zweites Element und/oder ein drittes Element umfasst, als eine der folgenden strukturellen Anordnungen ausgelegt werden: eine Vorrichtung, die ein erstes Element umfasst; eine Vorrichtung, die ein zweites Element umfasst; eine Vorrichtung, die ein drittes Element umfasst; eine Vorrichtung, die ein erstes Element und ein zweites Element umfasst; eine Vorrichtung, die ein erstes Element und ein drittes Element umfasst; eine Vorrichtung, die ein erstes Element, ein zweites Element und ein drittes Element umfasst; oder eine Vorrichtung, die ein zweites Element und ein drittes Element umfasst.
Es sollte beachtet werden, dass der Begriff „im Wesentlichen“ gleichbedeutend ist mit Begriffen wie „fast“, „fast“, „sehr fast“, „ungefähr“, „ungefähr“, „in etwa“, „angrenzend“, „in der Nähe von“. B. „im Wesentlichen“, „in der Nähe von“, „in der Nähe von“, etc., und solche Begriffe können austauschbar verwendet werden, wie sie in der Beschreibung und den Ansprüchen erscheinen. Es versteht sich, dass der Begriff „in der Nähe“ gleichbedeutend mit Begriffen wie „in der Nähe“, „nahe benachbart“, „unmittelbar benachbart“ usw. ist und solche Begriffe austauschbar verwendet werden können, wie z. B. in der Beschreibung und den Ansprüchen erscheinend. Der Begriff „ungefähr“ soll Werte innerhalb von zehn Prozent ± des angegebenen Werts bedeuten.
1 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Systems 1 zur Behandlung und Entsorgung von Abwässern, die zumindest Leichtstoffe enthalten. Das in 1 gezeigte Ausführungsbeispiel zeigt ein System 1 zum Reinigen des Abwassers, das Öl als Leichtstoff und zusätzlich Salz enthält. Das System 1 ist von einer Grenze 11 umgeben. Beispielsweise kann die Grenze 11 Schutzmauern, Zäune, Straßen und/oder Tore umfassen. Für den Fachmann ist es offensichtlich, dass das System 1 auch für Abwässer eingesetzt werden kann, die nicht aus der Ölförderung stammen, sondern auch mit Leichtstoffen belastet sind. Ist im Abwasser auch Salz enthalten, ist zusätzlich eine Salzbehandlung in einem Salzabscheidebereich 8 erforderlich.
Gemäß der hier gezeigten Ausführungsform führt eine Pipeline 13 das zu behandelnde Abwasser dem System 1 zu, wobei der Pipeline 13 eine Messeinheit 14 zugeordnet ist, um die Menge des dem System 1 zugeführten Abwassers zu messen, damit das System 1 die Kosten für die Behandlung und Entsorgung von Abwasser ermittelt werden können. Eine elektrische Verbindung 12 führt einer zentralen Steuereinheit 15 elektrische Energie zu, um das System 1 mit der für den Betrieb notwendigen Energie zu versorgen. Weiterhin kann die zentrale Steuereinheit 15 mit mehreren Sensoren (nicht gezeigt) und mehreren Aktoren (nicht gezeigt) kommunizieren, die zum mehr oder weniger automatisieren Steuern und Betreiben des Systems 1 zum Behandeln und Entsorgen von salz- und ölhaltigem Abwasser (Leichtstoff) dienen. Für den Fachmann ist offensichtlich, dass auch eine zumindest teilweise manuelle Bedienung des Systems 1 möglich ist. Eine Leichtstoff- / Ölspeichereinheit 16 weist eine Fluidverbindung 17 zu einem Beruhigungsbecken 2 zur Aufnahme des Öls auf, das sich als Leichtstoff vom Wasserkörper innerhalb des Beruhigungsbeckens 2 abscheidet. In der hier gezeigten Ausführungsform hat das Beruhigungsbecken 2 eine orthogonale Form, die für genügend Reibung sorgt, so dass sich die Strömung des Abwassers innerhalb des Beruhigungsbeckens 2 beruhigt und Öl, als Leichtstoff, sich an der Oberfläche des Wasers abscheiden kann. Für einen Fachmann ist es offensichtlich, dass die Form des Beruhigungsbeckens 2, wie sie hierin beschrieben ist, nicht als Einschränkung der Erfindung angesehen werden sollte.
Aus dem Beruhigungsbecken 2 wird das bereits vom Großteil des Öls befreite Abwasser in einen Austreibungsbereich 4 überführt, der an einem Eingang zum überfluteten Feuchtgebiet 6 vorgesehen ist. Der Transfer zum Austreibungsbereich 4 erfolgt durch Schwerkraft. Der Austreibungsbereich 4 stellt einen wichtigen Prozessschritt dar, um möglichst viel Schwefelwasserstoff (H₂S) in Form von gelöstem H₂S aus dem Abwasser zu entfernen, bevor es das überflutete Feuchtgebiet 6 gelangt.
In der hier gezeigten Ausführungsform wird das überflutete Feuchtgebiet 6 durch drei sektorförmige Wegspuren 7₁, 7₂ und 7₃ definiert. Jede sektorförmige Wegspur 7₁, 7₂ oder 7₃ weist vier Becken 9₁, 9₂, 9₃ und 9₄ auf, die terrassenförmig angeordnet und strömungstechnisch miteinander verbunden sind. In jeder sektorförmigen Wegspur 7₁, 7₂ und 7₃ erfolgt eine langsame Bewegung 18 des zu behandelnden Abwassers vom Austreibungsbereich 4 zu einem Sammelkanal 10. Der Sammelkanal 10 transportiert das gereinigte Abwasser entlang einer Transportrichtung 19 zu einem Salzabscheidebereich 8. Bei der in 1 gezeigten Ausführungsform ist der Salzabscheidebereich 8, der als Erdteich ausgebildet ist und auf drei Seiten durch einen Damm 80 und auf der anderen Seite durch einen Rand 81 eines natürlichen Hügels begrenzt ist. Der Damm 80 kann gemäß einer Ausführungsform der Erfindung als Erddamm ausgebildet sein. Als Ausgestaltung der Erfindung wird im Salzabscheidebereich 8 eine Solarsaline durchgeführt.
Für den Fachmann ist es offensichtlich, dass die Ausbildung des Salzabscheidebereichs 8 durch die natürliche Umgebung des Aufstellungsortes der Anlage definiert ist. Der Salzabscheidebereich 8 kann auch durch einen vollständig umlaufenden Damm 80 definiert sein. Zusätzlich ist die Anzahl der Wegspuren 7₁, 7₂, ...,7_N muss nicht auf drei und die Anzahl der Becken 9₁, 9₂, ..., 9_M pro Wegspur 7₁, 7₂, ...,7_N muss nicht auf vier beschränkt sein, wie in 1 gezeigt.
Für den Fachmann ist es offensichtlich, dass der Salzabscheidebereich 8 nicht auf Solarsalinen beschränkt ist. Der Salzabscheidebereich 8 kann z.B. wie eine mechanische Saline oder etwas anderes gestaltet und funktionieren.
2 zeigt eine weitere Ausführungsform des Systems 1 zum Behandeln und Entsorgen von Abwässern, die zumindest Leichtstoffe enthalten. Das in 2 gezeigte Ausführungsbeispiel zeigt ein System 1 zum Reinigen des Abwassers, das zumindest Öl als Leichtstoff und auch Salz enthält. Außerdem ist thermisches Wasser (Kühlwasser aus einem Industrieprozess) ein Teil des Systems 1. Es ist ebenso offensichtlich, dass das in 1 gezeigte System ebenso gut geeignet ist, zusätzlich das thermische Wasser zu behandeln. Das System 1 wird durch mehrere strömungstechnisch miteinander verbundene Becken 9₁, 9₂, ..., 9_N definiert, die in einer natürlichen Landschaft 300 platziert sind, und kann auch von einer Begrenzung 11 umgeben sein. Die mehreren Becken 9₁, 9₂, ..., 9_N sind in mindestens einer Wegspur 7₁, 7₂,...,7_M angeordnet.
Gemäß der in 2 dargestellten Ausführungsform umfasst das überflutete Feuchtgebiet 6 des Systems 1 zwei Wegspuren 7₁ und 7₂, wobei die Erfindung nicht darauf beschränkt ist.
Die erste Wegspur 7₁ des überfluteten Feuchtgebietes 6 umfasst die Becken 9₁, 9₂, 9₃,...,9₉ und dient der Behandlung des Abwassers ausschließlich mittels Bakterien und anderer Mikroorganismen zur Entfernung von Kohlenwasserstoffen (z.B. Ölrückständen) im Abwasser. Die Entfernung der organischen Verunreinigungen, beispielsweise Kohlenwasserstoffe, erfolgt in den Becken 9₁, 9₂, 9₃,...,9₉ nur durch Bakterien und anderer Mikroorganismen. Das erste Becken 9₁ der ersten Wegspur 7₁ ist mit einem Austreibungsbereich 4 verbunden, über den das nahezu ölfreie Abwasser über eine Schwerkraftströmung 50 vom Beruhigungsbecken 2 zum ersten Becken 9₁ transportiert wird. Gemäß der hier gezeigten Ausführungsform führt eine Pipeline 13 das zu behandelnde Abwasser (mit Öl beladen) dem System 1 zu, wobei eine Messeinheit 14 an der Rohrleitung 13 vorgesehen ist, um die Menge des dem System 1 zugeführten Abwassers zu messen. Ein Ölspeicherbereich 16 besitzt eine fluide Verbindung zum Beruhigungsbecken 2 zur Aufnahme des Öls, das sich als Leichtstoff im Beruhigungsbecken 2 vom Wasserkörper abscheidet. Das Beruhigungsbecken 2 ist oberhalb eines Eingangs 4E des Austreibungsbereichs 4 angeordnet und das von Leichtstoffen (Öl) befreite Abwasser gelangt in einer Schwerkraftströmung 50 die Rampenfläche 41 hinunter zum Eingang 4E des Austreibungsbereichs 4.
Die zweite Wegspur 7₂ des überfluteten Feuchtgebiets 6, das in der hier gezeigten Ausführungsform fünf Becken 9₁, 9₂,...,9₅ umfasst, dient der Behandlung von thermischem Abwasser aus einem industriellen Prozess, das in der hier gezeigten Ausführungsform das Kühlwasser aus einem Prozess der Ölindustrie ist. Gemäß der hier gezeigten Ausführungsform führt eine Pipeline 13 das thermische Abwasser dem System 1 zu, wobei der Pipeline 13 eine Dosiereinheit 14 zum Messen der Menge des dem System 1 zugeführten thermischen Wassers angebracht ist. Die Pipeline 13 endet direkt an einem Eingang 4E eines Austreibungsbereich 4 der zweiten Wegspur 7₂, über den das thermische Abwasser die Rampenfläche 41 in einer Schwerkraftströmung 50 hinunter zum ersten Becken 9₁ der zweiten Wegspur 7₂ fließt.
Das thermische Abwasser kühlt in den Becken 9₁ bis 9₅ der zweiten Wegspur 7₂ auf etwa eine Temperatur des Abwassers der ersten Wegspur 7₁ ab. Das thermische Abwasser der zweiten Wegspur 7₂ wird mit dem Abwasser der ersten Wegspur 7₁ bei einer definierten Position 92 vereinigt. Bei der hier dargestellten Ausführungsform ist dies beispielsweise das vierte Becken 9₄ der ersten Wegspur 7₁ und das fünfte Becken 9₅ der zweiten Wegspur 7₁ zusammentreffen.
In der hier gezeigten Naturraum 300 sind einige der Becken 9₁, 9₂, ..., 9_N durch eine Höhenlinie 90 auf gleicher Höhe und eine (gestrichelt markierte) Engstelle 91 am Fluidanschluss 60 definiert zwischen zwei aufeinanderfolgenden Becken. Zusätzlich werden einige andere Becken 9₁, 9₂,...,9_N teilweise durch die Konturlinie 90, teilweise durch mindestens einen Damm 66 und der Engstelle 91 an der Fluidverbindung 60 zwischen zwei aufeinanderfolgenden Becken definiert. Der Wasserstand 301 des zu reinigenden Abwassers innerhalb der verbundenen Becken 9₁, 9₂,...,9_N liegt auf einer bestimmten Höhenlinie 90, die in den stromabwärts gelegenen verbundenen Becken 9₁, 9₂,...,9_N tiefer liegt. Vom ersten Becken 9₁ der ersten Wegspur 7₁ bis zum letzten Becken 9₉ der ersten Wegspur 7₁ stellt sich eine langsame Bewegung 18 mittels Schwerkraft des nur mittels Bakterien und anderer Mikroorganismen zu reinigenden Abwassers ein. Nach dem letzten Becken 9₉ gelangt das gereinigte Abwasser über einen Abfluss 61 zu dem Salzabscheidebereich 8. Die in 2 beschriebene Ausführungsform hat Becken 9₁, 9₂,...,9_N, die vollständig durch den Naturraum 300 definiert sind, und Becken 9₁, 9₂,...,9_N, die teilweise durch den Naturraum 300 und teilweise durch einen Damm 66 definiert sind. Für einen Fachmann ist klar, dass die oben beschriebene Ausführungsform nicht als Einschränkung der Erfindung angesehen werden sollte. Falls der Naturraum 300 die erforderlichen Eigenschaften aufweist, können alle Becken 9₁, 9₂,...,9_N des überfluteten Feuchtgebiets 6 durch eine Höhenlinie 90 des Naturraums 300 definiert sein.
Die zentrale Steuereinheit 15 ist für den gleichen Zweck vorgesehen, wie er bereits in der Beschreibung von 1 erwähnt wurde. Die elektrische Verbindung 12 liefert elektrische Energie an eine zentrale Steuereinheit 15.
3 ist eine schematische Darstellung einer Ausführungsform des Beruhigungsbeckens 2 und einer Ausführungsform des Austreibungsbereichs 4. In der folgenden Beschreibung ist der Leichtstoff Öl. Öl wird als leichte Substanz zu Beschreibungszwecken verwendet und sollte nicht als Einschränkung der Erfindung ausgelegt werden. Wie bereits im Zusammenhang mit 1 und 2 erwähnt, führt die Pipeline 13 das zu behandelnde Abwasser dem Beruhigungsbecken 2 zu. Die Ölspeichereinheit 16 ist über eine Leitung 17 strömungstechnisch mit dem Beruhigungsbecken 2 verbunden, so dass die Ölspeichereinheit 16 das extrahierte Öl aus dem Beruhigungsbecken 2 zur Lagerung aufnimmt. Das Beruhigungsbecken 2 hat zwei Hauptfunktionen: erstens, die Energie abzubauen und die Strömungsgeschwindigkeit des einströmenden öl- und salzbelasteten Abwassers durch z.B. eine spiralförmige Bewegung in einem konzentrischen Pfad zu reduzieren; und zweitens, um eine ausreichende Verweilzeit für das Abscheiden und Aufschwimmen des Öls bereitzustellen. Das Beruhigungsbecken 2 hat in der hier gezeigten Ausführungsform eine achteckige Form, die durch einen Erddamm 20 begrenzt ist. Zur Entfernung von H₂S wird dem Austreibungsbereich 4 ein nahezu ölfreies Wasser zugeführt. Aus dem Austreibungsbereich 4 gelangt Abwasser in das erste Becken 9₁ der Wegspuren 7₁, 7₂ und 7₃ des überfluteten Feuchtgebiets 6. Eine Barriere 22 (Zaun oder dergleichen) umschließt das Beruhigungsbecken 2, den Austreibungsbereichs 4 und einen Teil davon überflutetes Feuchtgebiet 6 in der Nähe des Abbaubereichs 2. Durch die Barriere 22 wird ein Schutzbereich 23 definiert. Der Schutzbereich 23 ist erforderlich, da der tatsächliche H₂S-Gehalt im Abwasser und die Freisetzung von H₂S im Austreibungsbereich 4 nicht bekannt sind. Daher ist eine Gefährdungseinstufung des Schutzbereichs 23 erforderlich.
4 zeigt eine vergrößerte Ansicht des in 3 mit einer gestrichelten Linie markierten Bereichs A, der das Beruhigungsbecken 2 und den Abstreifbereich 4 zeigt. Das öl- und salzbeladene Abwasser erreicht das achteckig geformte Beruhigungsbecken 2 über die Pilpeline 13, so dass durch eine Schraubenbahn eine Schraubenbewegung erzeugt wird. Es wird eine ausreichende Verweilzeit erzeugt, damit das Öl aufschwimmen kann. Wenn das mit Öl und Salz beladene Abwasser mit verringerter Geschwindigkeit entlang des konzentrischen Pfads fließt, beginnt sich das Öl abzuscheiden. Das abgeschiedene Öl wird mittels mindestens einer Entnahmevorrichtung 24, die als Skimmer oder Sauger ausgebildet sein kann, abgesaugt. Die Entnahmevorrichtung 24 ist mit einer Leitung 17 verbunden, durch die das entnommene Öl zur Ölspeichereinheit 16 transportiert wird. Zusätzlich ist gegenüber der mindestens einen Entnahmevorrichtung 24 eine Barriere 22 vorgesehen. Die Barriere 22 wird mittels mehrerer Seile 33 in Position gehalten.
Das im wesentlichen ölfreie Abwasser wird aus dem Beruhigungsbecken 2 durch einen am Boden 26 (siehe 9) des Beruhigungsbeckens 2 positionierten Auslass 25 entfernt. Mindestens eine Leitung 27 führt zu dem Austreibungsbereich 4, wobei das Abwasser vom Beruhigungsbecken 2 zum Austreibungsbereich 4 durch eine Schwerkraftströmung transportiert wird. Wie in der Ausführungsform von 6 gezeigt, ist der Austreibungsbereich 4 in der hier gezeigten Ausführungsform durch mindestens eine rechteckige oder idealerweise trapezförmige Rampenfläche 41 mit vertikalen Hindernissen (siehe 6) definiert, um Turbulenzen zu erzeugen, die Belüftung und somit die Wasseroberfläche zu vergrößern. Die Belüftung und die vergrößerte Wasseroberfläche lassen Gase wie H₂S aus dem Abwasser austreten. Das Austreiben von H₂S ist ein wichtiger Verfahrensschritt, da ein zu hoher H₂S-Gehalt im zu behandelnden Wasser nachfolgende Abbauprozesse im überfluteten Feuchtgebiet 6 behindert oder verzögert. Nachdem das Abwasser die mindestens eine Rampe 40 des Austreibungsbereichs 4 passiert hat, erreicht das Abwasser das überflutete Feuchtgebiet 6. In der hier gezeigten Ausführungsform umfasst das überflutete Feuchtgebiet 6 drei Wegspuren 7₁, 7₂ und 7₃, die sektorförmig sind. Von den Rampen 40 tritt das Abwasser in das erste Becken 9₁ eines jeden als Sektoren geformten drei Bahnen 7₁, 7₂ und 7₃ ein.
5 ist eine schematische Darstellung einer Ausführungsform des überfluteten Feuchtgebiets 6 zur Reinigung mittels Bakterien und anderer Mikroorganismen von organischen Schadstoffen, wie beispielsweise Kohlenwasserstoffen, die im Abwasser zurückgeblieben sind. In der hier gezeigten Ausführungsform ist das überflutete Feuchtgebiet 6 in drei sektorförmige Wegspuren 7₁, 7₂ und 7₃ unterteilt, wobei jede sektorförmige Wegspur 7₁, 7₂ und 7₃ vier Becken 9₁, 9₂, 9₃ und 9₄ umfasst. Die vier Becken 9₁, 9₂, 9₃ und 9₄ jeder sektorförmigen Wegspur 7₁, 7₂ und 7₃ sind als flache Teiche ausgebildet und terrassenförmig angeordnet, um einen Transport des Abwassers vom Eingang 6IN zum Ausgang 6OUT des überfluteten Feuchtgebiets 6 zu ermöglichen Das Feuchtgebiet 6 ist so gestaltet, dass jedes Becken 9₁, 9₂, 9₃ und 9₄ jeder sektorförmigen Wegspur 7₁, 7₂ und 7₃ zumindest von einem Damm 66 umschlossen ist. Zusätzlich bildet der Damm 66 Trennwände innerhalb einiger der Becken 9₁, 9₂, 9₃ und 9₄ der sektorförmigen Wegspuren 7₁, 7₂ und 7₃.
Auf seinem langen Weg des Abwassers durch die Becken 9₁, 9₂, 9₃ und 9₄ jeder sektorförmigen Wegspur 7₁, 7₂ und 7₃ findet die Reinigung mittels Bakterien und anderer Mikroorganismen statt. In jeder sektorförmigen Wegspur 7₁, 7₂ und 7₃ sind die Becken 9₁, 9₂, 9₃ und 9₄ durch eine Fluidverbindung 17 verbunden, um die langsame Bewegung 18 des zu reinigenden Abwassers durch die Becken 9₁, 9₂, 9₃ und 9₄ jeder sektorförmigen Wegspur 7₁, 7₂ und 7₃ zu ermöglichen. Jedes letzte Becken 9₄ in jeder sektorförmigen Wegspur 7₁, 7₂ und 7₃ hat einen Ablauf 61, der das gereinigte Abwasser in einen Sammelkanal 10 leitet, um das gesammelte und behandelte Abwasser (außer des Salzgehaltes) entlang einer Transportrichtung 19 zu transportieren. Alle Becken 9₁, 9₂, 9₃ und 9₄ des überfluteten Feuchtgebiets 6 sind als Flachbecken ausgebildet. Die Becken 9₁, 9₂, 9₃ und 9₄ sind lang und schmal, ohne Gefälle der Basis 62 ausgestaltet (siehe beispielsweise 10-14) und schmiegen sich an die Konturlinien der sektorförmigen Wegspuren 7₁, 7₂ und 7₃ oder eines verfügbaren Grundstücks an.
Die Becken 9₁, 9₂, 9₃ und 9₄ sind auf mehreren Terrassen angeordnet und befinden sich auf unterschiedlichen Höhenniveaus. Das erste Becken 91 jeder sektorförmigen Wegspur 7₁, 7₂ und 7₃ befindet sich auf der höchsten Ebene, und das vierte oder letzte Becken 9₄ jeder sektorförmigen Wegspur Spur 7₁, 7₂ und 7₃ befindet sich auf der niedrigsten Ebene. Auf dem langen Weg und der langsamen Bewegung des nahezu ölfreien Abwassers durch die Becken 9₁, 9₂, 9₃ und 9₄ jeder sektorförmigen Wegspur 7₁, 7₂ und 7₃ findet die eigentliche Behandlung (wie etwa die Entfernung von Kohlenwasserstoffen) statt. Die Entfernung der organischen Verunreinigungen, beispielsweise Kohlenwasserstoffe, erfolgt in den Becken 9₁, 9₂, 9₃ und 9₄ ausschließlich durch Bakterien und anderer Mikroorganismen.
Die Gestaltung der Becken 9₁, 9₂, 9₃ bzw. 9₄ wird anhand des dritten Beckens 9₅ der ersten sektorförmigen Wegfspur 7₁ erläutert. Die Strömungsrichtung 76 innerhalb des dritten Beckens 9₅ zwischen den beiden Fluidanschlüssen 60 ist durch eine Reihe von Pfeilen dargestellt . Das dritte Becken 9₅ weist Bereiche 77 auf, die mit einem gestrichelten Kreis markiert sind, in denen sich die Strömungsrichtung 76 ändert. An diesen Bereichen 77 ist das dritte Becken 93 mit einer abgerundeten Form 78 versehen. Aus 4 ist ersichtlich, dass das Vorhandensein oder die abgerundeten Formen 78 für alle Becken 9₁, 9₂, 9₃ oder 9₄ des überfluteten Feuchtgebiets 6 gilt.
6 ist eine vergrößerte Ansicht des in 5 mit einer gestrichelten Linie B markierten Bereichs, der eine detaillierte Draufsicht des Austreibungsbereichs 4 zeigt. Der Austreibungsbereich 4 führt zu dem überfluteten Feuchtgebiet 6. In der hier gezeigten Ausführungsform umfasst der Austreibungsbereich 4 drei Rampen 40, die eine Rampenfläche 41 tragen. Die Rampenfläche 41 hat in diesem Ausführungsbeispiel eine Trapezform. Jede Rampenfläche 41 weist mehrere Hindernisse 42 auf, die die Turbulenzen des Abwassers erhöhen, das die Rampenfläche 41 hinunterfließt. Jede Rampe 40 stellt das Abwasser in einem separaten ersten Becken 9₁ jeder der separaten und sektorförmigen Wegspuren 7₁, 7₂ oder 7₃ bereit.
7 ist eine vergrößerte Ansicht des in 5 mit einer gestrichelten Linie C markierten Bereichs, der die Fluidverbindung 60 von einem stromaufwärtigen Becken 9₁ zu einem stromabwärtigen Becken 9₂ des überfluteten Feuchtgebiets 6 zeigt. Die Fluidverbindung 60 zwischen dem stromaufwärtigen Becken 9₁ zum stromabwärts gelegenen Becken 9₂ des überfluteten Feuchtgebiets 6 wird durch eine Vielzahl von Rohren 65 realisiert, die durch den Damm 66 vergraben sind.
8 ist eine vergrößerte Ansicht des Bereichs, der in 5 mit einer gestrichelten Linie D markiert ist. In der hier gezeigten Ausführungsform leitet der Ablauf 61 des letzten Beckens 9₄ einer sektorförmigen Wegspur 7₁, 7₂ oder 7₃ des überfluteten Feuchtgebiets 6 das gereinigte Abwasser in einen Sammelkanal 10 ab. Die Ableitung des gereinigten Abwassers aus dem letzten Becken 9₄ in den Sammelkanal 10 wird durch eine Vielzahl von Rohren 65 realisiert, die ebenfalls durch den Damm 66 erdverlegt sind.
9 ist eine Querschnittsansicht des Beruhigungsbeckens 2 entlang der Schnittlinie A-A in 4. Der umgebende Erddamm 20 mit einer maximalen Höhe 20H umschließt das Beruhigungsbecken 2. Nachdem das Öl 28 von dem Abwasser separiert ist, wird das nahezu ölfreie Wasser 29 durch einen am Boden 26 des Beruhigungsbeckens 20 angeordneten Auslass 25 entnommen. Eine Leitung 27 dient zum Transport des nahezu ölfreien Wassers 29 zum Austreibungsbereich 4. Die Leitung 27 endet in einer Ventilkammer 30, die verwendet werden kann, um den Transport des nahezu ölfreien Wassers 29 zum Austreibungsbereich 4 zu regulieren (siehe 4). Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung kann der Transport des nahezu ölfreien Wassers 29 zum Austreibungsbereich 4 durch eine Schwerkraftströmung erfolgen. Ein Schwerkraftfluss ist ein mögliches und bevorzugtes Beispiel und sollte nicht als Einschränkung der Erfindung ausgelegt werden. Um den Schwerkraftfluss bereit zu stellen, befindet sich eine Oberseite 25T des Auslasses 25 auf einem Höhenniveau des Eingangs 4E der Rampe 40 (siehe 10) des Austreibungsbereichs 4.
Das Beruhigungsbecken 2 weist am Boden 26 und am Erddamm 20 eine Abdichtung 31 auf. Die Abdichtung 31 kann eine Polyethylenauskleidung hoher Dichte oder was auch immer geeignet ist, um abzudichten und eine wasserdichte Wirkung zu haben, sein.
10 ist eine Querschnittsansicht des Austreibungsbereich4 4 entlang der Schnittlinie B-B in 6. Auf die Rampe 40 folgt ein erstes Becken 9₁ der zweiten sektorförmigen Wegspur 7₂ des überfluteten Feuchtgebiets 6. Das nahezu ölfreie Wasser 29 wird aus dem Beruhigungsbecken 2 zum Anfang 43 der Rampe 40 transportiert. Die Rampenfläche 41 ist mit HDPE abgedichtet. Auf der HDPE-Abdichtung 45 sind die Hindernisse 42 (siehe 6) in einem Bett 46 angeordnet, das aus Polymerzementbeton (PCC) hergestellt ist. Normalerweise ist PCC einfacher Zementbeton ohne zusätzliche Bewehrung. Zwischen dem Anfang 43 und der Unterseite der Rampe 40 bzw. der Basis 62 des ersten Beckens 9₁ besteht ein Niveauunterschied 47. Ein Ventil 32 regelt die Menge des nahezu ölfreien Wassers 29, das zum Anfang 43 der Rampe 40 transportiert wird.
11 ist eine Querschnittsansicht des Übergangs von dem ersten Becken 9₁ zu dem zweiten Becken 9₂ entlang der Schnittlinie C-C in 5. Das erste Becken 9₁ und das zweite Becken 9₂ sind Teil der zweiten sektorförmigen Wegspur 7₂ des überfluteten Feuchtgebiets 6. Die Basis 62 des ersten Beckens 9₁ hat einen Niveauunterschied 47 zur Basis 62 des zweiten Beckens 9₂. Ein Damm 66 trennt das erste Becken 9₁ von dem zweiten Becken 9₂, und eine Straße 67 ist auf dem Damm 66 angeordnet. Die Fluidverbindung 60 zwischen dem ersten Becken 9₁ und dem zweiten Becken 9₂ wird durch mindestens ein Rohr 65 definiert, das durch den Damm 66 verläuft. Am Ende 64 des ersten Beckens 9₁ ist in der Basis 62 ein Ablauf 63 installiert. Der Ablauf 63 ist durch einen Abschöpfring 63S definiert, um zu verhindern, dass leichte Substanzen mit der Schwerkraftströmung aus dem ersten Becken 9₁ zu dem zweiten Becken 9₂ fließen. Der Ablauf 63 steht in Fluidverbindung mit dem mindestens einen Rohr 65. Eine Böschung am Ende 64 des ersten Beckens 9₁ ist mit einem Erosionsschutz oder einer Versiegelung 70 versehen, die in Form einer Pegasone-Matte oder einer HDPE-Auskleidung vorliegen kann. Die Basis 62 des ersten Beckens 9₁ und des zweiten Beckens 9₂ sind mit einer Versiegelungsschicht 68 bedeckt, die eine mineralische Versiegelungsschicht (MSL) ist. Zwischen dem Boden 62 des ersten Beckens 9₁ und dem Boden 62 des zweiten Beckens 9₂ besteht ein Höhenunterschied. Ein Ende 71 des Rohrs 65 des ersten Beckens 9₁ ist über dem Boden 62 des zweiten Beckens 9₂ angeordnet. In allen auf mehreren Terrassen angeordneten Becken 9₁, 9₂, 9₃ und 9₄ (siehe 11 bis 14) sollte das Abwasser zwischen einem minimalen Wasserstand 73 und einem maximalen Wasserstand 74 stehen. Außerdem sollten alle Becken 9₁, 9₂, 9₃ und 9₄ haben eine Tiefe 72, die größer ist als der maximale Wasserstand 74. Zum Schutz der Wände des Damms 66 hat jedes Becken 9₁, 9₂, 9₃ und 9₄ in jeder Terrasse einen Überlaufbereich 75 (siehe auch 7 und 8), der sich auf oder über dem maximalen Wasserstand 74 und unterhalb der Höhe des Damms 66 befindet. Der Überlaufbereich 75 wird durch die Versiegelung 70 definiert, die mit einer Schicht aus ineinandergreifenden Steinen bedeckt ist. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Versiegelung 70 eine HDPE-Auskleidung, die durch zwei Schichten aus Geotextil geschützt ist.
12 ist eine Querschnittsansicht des Übergangs vom zweiten Becken 9₂ zum dritten Becken 9₃ entlang der Schnittlinie D-D in 5. Das zweite Becken 9₂ und das dritte Becken 9₅ sind Teil der zweiten sektorförmigen Wegspur 7₂ des überfluteten Feuchtgebietes 6. Der Aufbau des dritten Beckens 9₃ ist ähnlich dem Aufbau des ersten Beckens 9₁ und des zweiten Beckens 9₂, wie bereits in 11 beschrieben. Auch hier wird der Ablauf 63 durch einen Abschöpfring 63S umgrenzt, um zu verhindern, dass leichte Substanzen mit der Schwerkraftströmung von dem zweiten Becken 9₂ zu dem dritten Becken 9₅ fließen. Um eine unnötige Verlängerung der Beschreibung zu vermeiden, wird auf 11 Bezug genommen. Der einzige hier gezeigte Unterschied besteht darin, dass das Ende 71 des mindesten einen Rohrs 65, das vom zweiten Becken 9₂ zum dritten Becken 9₅ führt, geringfügig über oder auf dem maximalen Wasserstand 74 im dritten Becken 9₅ liegt. Es muss beachtet werden, dass der Niveauunterschied zwischen beispielsweise dem zweiten Becken 9₂ und dem dritten Becken 9₅ von der Steigung des vorhandenen Landes, in dem das überflutete Feuchtgebiet 6 erstellt wird, abhängt. In flachen Bereichen des Landes ist der Niveauunterschied niedriger als in steilen Bereichen des Landes.
13 ist eine Querschnittsansicht des Übergangs vom dritten Becken 9₅ zum vierten Becken 9₄ entlang der Schnittlinie E-E in 5. Das dritte Becken 9₅ und das vierte Becken 9₄ sind Teil der zweiten sektorförmigen Wegfspur 7₂ des überfluteten Feuchtgebiets 6. Der Aufbau des vierten Beckens 9₄ ist ähnlich dem Aufbau des ersten Beckens 9₁ und des zweiten Beckens 9₂, wie bereits in 11 beschrieben, oder des zweiten Beckens 9₂ und des dritten Beckens 9₃, wie bereits in 12 beschrieben. Der einzige hier gezeigte Unterschied besteht darin, dass das Ende 71 des mindestens einen Rohrs 65, das vom dritten Becken 9₅ zum vierten Becken 9₄ führt, geringfügig über oder auf dem maximalen Wasserspiegel 74 im vierten Becken 9₄ liegt. Es muss beachtet werden, dass der Niveauunterschied zwischen beispielsweise dem dritten Becken 9₃ und dem vierten Becken 9₄ von der Neigung des vorhandenen Landes abhängt. In flachen Bereichen des Landes ist der Niveauunterschied niedriger als in steilen Bereichen des Landes.
14 ist eine Querschnittsansicht des Übergangs vom vierten Becken 9₄ zum Sammelkanal 10 entlang der Schnittlinie F-F in 5. Das vierte Becken 9₄ ist Teil der zweiten sektorförmigen Wegspur 7₂ des überfluteten Feuchtgebiets 6. Auch hier ist der Ablauf 63 durch einen Abschöpfring 63S definiert, um zu verhindern, dass leichte Substanzen mit der Schwerkraftströmung aus dem vierten Becken 9₄ zum Sammelkanal 10 fließen. Das mindestens eine Rohr 65 des vierten Beckens 9₄ führt gemäß der hier beschriebenen Ausführungsform zu dem Sammelkanal 10. Ein Boden 100 und Seitenwände 101 der Sammelrinne 10 sind mit einer Abdichtung 102 versehen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Abdichtungsschicht ein Geotextil mit einer HDPE-Kaschierung.
15 ist eine Querschnittsansicht eines Erddamms 80 des Salzabscheidebereich 8, der ein Verdunstungsbereich ist. Nachdem das Abwasser das überflutete Feuchtgebiet 6 passiert und dort behandelt wurde, erreicht das gereinigte Wasser, nur mit einem Salzgehalt beladen, über den Sammelkanal 10 bzw. die Sammelrinne den Salzabscheidebereich 8. Der Salzabscheidebereich 8 kann, wie in der Ausführungsform von 1 gezeigt, ein Erdteich sein, der zumindest teilweise von dem Erddamm 80 umgeben ist. Der Salzabscheidebereich 8 ist mit einer Versiegelung 85 versehen, die eine umweltfreundliche in-situ mineralische Versiegelungsschicht (MSL) ist. Eine wasserseitige Abdichtung 84 des Erddamms 80 wird durch eine HDPE-Auskleidung mit zwei Schutzschichten aus einem Geotextil gebildet. Ein Wasserspiegel 86 im Verdunstungsbereich 8 kann eine Höhe 87 von 0 Meter bis 20 Meter aufweisen.
16 ist eine schematische Querschnittsansicht eines der Becken 9₁ ,9₂,..., 9_N, beispielsweise das vierte Becken 9₄ der ersten Wegspur 7₁ aus 2, entlang der Schnittlinie G-G in 2. Wie in der Beschreibung von 2 erwähnt, sind die Becken 9₁, 9₂,...,9_N innerhalb des Naturraums 300 (natürliche Landschaft) gebaut. Beispielsweise wird das vierte Becken 9₄ durch die Höhenlinie 90 definiert, und zusätzlich definiert die Höhenlinie 90 (Konturlinie) den Wasserstand 301 innerhalb des vierten Beckens 94.
17 ist eine schematische Querschnittsansicht eines der Becken 9₁ , 9₂,..., 9_N aus 2 entlang der Schnittlinie H-H in 2. In der hier gezeigten Ausführungsform wird das siebte Becken 9₇ teilweise durch die Höhenlinie 90 und teilweise durch einen Damm 66 definiert. Der Wasserspiegel 301 innerhalb des siebten Beckens 9₇ wird durch die Höhenlinie 90 definiert.
18 ist eine schematische Ansicht einer weiteren Ausführungsform der Rampe 40 des Austreibungsbereichs 4. Es gibt einen Niveauunterschied 47 zwischen dem Beruhigungsbecken 2 und dem überfluteten Feuchtgebiet 6. Aufgrund des Niveauunterschied 47 findet eine Schwerkraftströmung über die Rampe 40 vom Beruhigungsbecken 2 zum überfluteten Feuchtgebiet 6 statt.
19 ist eine schematische Ansicht einer weiteren Ausführungsform der Rampe 40 des Austreibungsbereichs 4. Der Austreibungsbereich 4 weist mindestens zwei Rampen 40 auf. Aufgrund des Niveauunterschieds 47 findet eine Schwerkraftströmung über die Rampen 40 vom Beruhigungsbecken 2 zum überfluteten Feuchtgebiet 6 statt.
20 ist ein Flussdiagramm 200, das eine Ausführungsform des Verfahrens zum Behandeln und Entsorgen von Abwasser aus der Ölförderung darstellt, das mindestens Salz und Öl enthält.
Gemäß Schritt 201 führt eine Pipeline 13 das zu behandelnde (mit Öl und Salz beladene) Abwasser dem Beruhigungsbecken 2 zu. Beispielsweise beträgt die Geschwindigkeit des Abwassers in der Pipeline 13 einige Meter pro Sekunde. Die Strömungsrichtung des Abwassers in das Beruhigungsbecken 2 ist tangential und hat gemäß einer Ausführungsform der Erfindung die Form eines Achtecks hat, so dass die Strömungsrichtung des Abwassers im Beruhigungsbecken 2 schrauben- oder spiralförmig zum Zentrum hin gerichtet ist. Wie oben erwähnt, kann das Beruhigungsbecken 2 verschiedene künstliche Formen haben, beispielsweise rund, sechseckig, orthogonal oder dergleichen. Der Auslass 25 (Auslauf) aus dem Beruhigungsbecken 2 befindet sich auf ähnlichem Niveau wie der Einlauf. Diese Strömungsrichtung ermöglicht die Flotation von leichten Stoffen, wie z.B. Öl. Nach dem Flotationsprozess schwimmen die Leichtstoffe an der Gewässeroberfläche, wo sie mit vorhandener Technik, wie z.B. Skimmern oder Saugern entfernt werden. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform hat das Beruhigungsbecken 2 eine achteckige Form. Es ist jedoch auch jede andere Form des Beruhigungsbeckens 2, wie beispielsweise kreisförmig, sechseckig oder ähnliches, möglich, wobei die Form des Beruhigungsbeckens 2 eine spiralförmige Bewegung des Abwassers ermöglicht. Das Volumen des Beruhigungsbeckens 2 hat eine Kapazität zum Bereitstellen einer Verweilzeit von mindestens einem Tag für die zu behandelnde tägliche Abwassermenge. Das Verhältnis zwischen Durchmesser und Tiefe beträgt mindestens 1:10, vorzugsweise 1:20.
Gemäß Schritt 202 verlässt das zumindest ölfreie Abwasser das Beruhigungsbecken 2 durch einen zentral angeordneten Auslass 25 das Beruhigungsbecken 2 und fließt durch die Schwerkraft zu einem Austreibungsbereich 4. Das zumindest ölfreie Abwasser fließt über mindestens ein rechteckige oder idealerweise eine trapezförmige Rampe 40 ab. Hindernisse 42 auf der Rampenoberfläche 41 erzeugen Turbulenzen und eine Belüftung und bewirken somit eine Erhöhung der Wasseroberfläche, wodurch Gase, wie z.B. H₂S, aus dem nahezu ölfreien Abwasser ausgetrieben werden können. Das Austreiben von H₂S ist ein wichtiger Schritt, denn zu viel H₂S im nahezu ölfreien Abwasser behindert oder verzögert nachfolgende Abbauprozesse im überfluteten Feuchtgebiet 6.
Gemäß Schritt 203 gelangt das nahezu ölfreie Abwasser (das noch Reste von Kohlenwasserstoffen und Salz enthält) in das überflutete Feuchtgebiet 6. In dem überfluteten Feuchtgebiet 6 findet die eigentliche Behandlung (z.B. Entfernung von Kohlenwasserstoffen) statt. Die tägliche Belastungshöhe liegt zwischen 2 und 5 cm/m² und hängt von vielen Faktoren wie Verschmutzung, Verdunstungsleistung an jeweiligen Standort des Systems und vielen anderen ab. Gemäß dem hier in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel sind für jede sektorförmige Wegspur 7₁, 7₂ und 7₃ vier Becken 9₁, 9₂, 9₃ und 9₄ angeordnet. Die Becken 9₁, 9₂, 9₃ und 9₄ sind als Flachbecken ausgebildet und dazu terrassenartig angeordnet, somit wird ein Transport des Abwassers vom Eingang 6_IN zum Ausgang 6_OUT des überfluteten Feuchtgebiets 6 ermöglicht. Am Ausgang 6_OUT des überfluteten Feuchtgebiets 6 ist das Abwasser nur durch Bakterien und andere Mikroorganismen gereinigt.
Gemäß Schritt 204, der eine Ausführungsform des Verfahrens darstellt, wird das gereinigte Wasser aus dem vierten Becken 9₄ in einen Salzabscheidebereich 8 überführt.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird gereinigtes Wasser aus dem vierten Becken 9₄ zu einen Sammelkanal 10 geleitet. Der Sammelkanal 10 sammelt das gereinigte Wasser aus allen letzten Becken 9_N des überfluteten Feuchtgebiets 6, das in der hier gezeigten Ausführungsform das vierte Becken 9₄ aller sektorförmigen Wegspuren 7₁, 7₂ und 7₃ des überfluteten Feuchtgebietes 6 ist.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung transportiert der Sammelkanal 10 das gereinigte Wasser zu dem Salzabscheidebereich 8, der ein Verdunstungsbereich sein kann. Der Verdunstungsbereich 8 hat lediglich die Funktion, das restliche Wasser zu verdunsten.
Es wird davon ausgegangen, dass die vorliegende Offenbarung und viele ihrer begleitenden Vorteile durch die vorstehende Beschreibung verständlich werden, und es wird offensichtlich sein, dass verschiedene Änderungen an Form, Konstruktion und System der Komponenten vorgenommen werden können, ohne von dem offenbarten Gegenstand abzuweichen oder ohne alle materiellen Vorteile zu opfern. Die beschriebene Form dient lediglich der Erläuterung, und es ist die Absicht der folgenden Ansprüche, solche Änderungen zu umfassen und einzuschließen. Dementsprechend sollte der Umfang der Erfindung nur durch die beigefügten Ansprüche begrenzt werden.
BEZUGSZEICHENLISTE

1: System
2: Beruhigungsbecken
4: Austreibungsbereich
4E: Eingang des Austreibungsbereichs
6: Überflutetes Feuchtgebiet
6IN: Eingang
6OUT: Ausgang
71, 72,...,7N: Wegspur
8: Salzabscheidebereich
91, 92,...,9M: Becken
10: Sammelkanal
11: Grenze, Begrenzung
12: Elektrische Verbindung
13: Pipeline
14: Messeinheit
15: Zentrale Steuereinheit
16: Leichtstoff-/ Ölspeichereinheit; Lagerbereich
17: Fluidverbindung / Leitung
18: Bewegung
19: Transportrichtung
20: Erddamm
20H: Maximale Höhe
22: Barriere
23: Schutzbereich
24: Entnahmevorrichtung
25: Auslass
25T: Oberseite
26: Boden
27: Leitung
28: Öl
29: Nahezu ölfreies Wasser
30: Ventilkammer
31: Abdichtung
32: Ventil
33: Seile
40: Rampe
41: Rampenfläche
42: Hindernis
43: Anfang
45: HDPE-Abdichtung
46: Bett
47: Niveauunterschied
50: Schwerkraftströmung
60: Fluidverbindung
61: Ablauf
62: Basis
63: Ablauf
63S: Abschöpfring
64: Ende
65: Rohr
66: Damm
67: Straße
68: Versiegelungsschicht
70: Versiegelung
71: Ende
72: Tiefe
73: Minimaler Wasserstand
74: Maximaler Wasserstand
75: Überlaufbereich
76: Strömungsrichtung
77: Bereich
78: Abgerundete Form
80: Erddamm
81: Ufer / Rand
84: Wasserseitige Abdichtung
85: Versiegelung
86: Wasserspiegel
87: Höhe
90: Höhenlinie
91: Engstelle
92: Position
100: Boden
101: Seitenwand
102: Abdichtung
200: Flussdiagramm
201: Schritt
202: Schritt
203: Schritt
204: Schritt
300: Naturraum
301: Wasserstand
A: Bereich
B: Bereich
C: Bereich
D: Bereich
E: Bereich
A-A: Schnittlinie
B-B: Schnittlinie
C-C: Schnittlinie
D-D: Schnittlinie
E-E: Schnittlinie
F-F: Schnittlinie
G-G: Schnittlinie
H-H: Schnittlinie

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 2213629 B1 [0003]
WO 2009/000845 A2 [0004]

Claims

System (1) zur Behandlung und Entsorgung von Abwasser, umfassend: eine Pipeline (13) zum Zuführen des zumindest Leichtstoffe enthaltenden Abwassers, mindestens ein Beruhigungsbecken (2) zur Aufnahme des Abwassers aus der Pipeline (13) und zur räumlichen Trennung von im Abwasser enthaltenen Leichtstoffen; ein überflutetes Feuchtgebiet (6), das durch mindestens eine Wegspur (7₁, 7₂,...,7_M) definiert ist, wobei jede Bahn (7₁, 7₂,...,7_M) eine Vielzahl von strömungstechnisch miteinander verbundenen Becken (9₁, 9₂,...,9_N) aufweist, dass innerhalb jeder Spur (7₁, 7₂,...,7_M) eine Bewegung (18) des Abwassers stattfindet und organische Verschmutzungen durch biologischen Abbau ausschließlich mittels Bakterien und anderer Mikroorganismen entfernt werden; und einen Austreibungsbereich (4), der an einem Eingang (6_IN) des überfluteten Feuchtgebiets (6) angeordnet ist, wobei der Austreibungsbereich (4) das Abwasser von einem Auslass (25) des Beruhigungsbeckens (2) erhält.
System (1) nach Anspruch 1, wobei das Beruhigungsbecken (2) durch einen Erddamm (20) begrenzt ist, der im Beruhigungsbecken (2) Energie des dem Beruhigungsbecken (2) zugeführten Abwassers abführt und die Strömungsgeschwindigkeit des mit Leichtstoffen beladene Abwasser mindert.
System (1) nach Anspruch 2, wobei mindestens eine Entnahmeeinrichtung (24) zum Absaugen der Leichtstoffe aus dem Beruhigungsbecken (2) vorgesehen ist und eine Leitung (17) zum Transportieren der extrahierten Leichtstoffe mit einem Speicherbereich (16) verbunden ist.
System (1) nach Anspruch 1, wobei der Austreibungsbereich (4) mindestens eine Rampe (40) mit einer Rampenfläche (41) aufweist, wobei das Abwasser, nahezu frei von Leichtstoffen, aus dem Beruhigungsbecken (2), die Rampenfläche (41) zum Eingang (6_IN) des überfluteten Feuchtgebiets (6) hinunter fließt.
System (1) nach Anspruch 4, wobei die Rampenfläche (41) eine Vielzahl von Hindernissen (42) umfasst, die auf der Rampenfläche (41) angeordnet sind und Turbulenzen des Abwassers verstärkt, das die Rampenfläche (41) zum Eingang (6IN) des überfluteten Feuchtgebiets (6) herunterströmt.
System (1) nach Anspruch 4, wobei die Anzahl der Rampen (40) der Anzahl der Wegspuren (7₁, 7₂,...,7_M) entspricht.
System (1) nach Anspruch 1, wobei die mindestens eine Wegspur (7₁, 7₂,...,7_M) eine sektorförmige Form hat und jede Wegspur (7₁, 7₂,...,7_M) mehrere fluidisch miteinander verbundene Becken (9₁, 9₂,...,9_N) aufweist.
System (1) nach Anspruch 7, wobei jedes der mehreren fluidisch miteinander verbundenen Becken (9₁, 9₂,...,9_N) jeder Wegspur (7₁, 7₂,...,7_M) eine abgerundete Formen (78) in Bereichen (77) eines jeden Beckens (9₁, 9₂,..., 9_N) hat, an denen sich die Richtung einer Strömung (76) ändert und eine Geschwindigkeit der Strömung (76) reduziert ist.
System (1) nach Anspruch 8, wobei ein Damm (66) jedes Becken (9₁, 9₂,...,9_N) jeder Wegspur (7₁, 7₂,...,7_M) umschließt und der Damm (66) Trennwände innerhalb einiger Becken (9₁, 9₂,...,9_N) der Wegspur (7₁, 7₂,...,7_M) bildet.
System (1) nach Anspruch 9, wobei eine Straße (67) oben auf jedem Damm (66) ausgebildet ist.
System (1) nach Anspruch 1, wobei die mehreren fluidisch miteinander verbundenen Becken (9₁, 9₂,...,9_N) derart in einem Naturraum (300) platziert sind, dass ein Wasserspiegel (301) des Abwassers der miteinander verbundenen Becken (9₁, 9₂,...,9_N) mit einer bestimmten Konturlinie (90) für alle miteinander verbundenen Becken (9₁, 9₂,...,9_N) identisch ist.
System (1) nach Anspruch 11, wobei die miteinander verbundenen Becken (9₁, 9₂,...,9_N) durch die Höhenlinie (90) und eine Fluidverbindung (60) zwischen zwei aufeinanderfolgenden Becken definiert sind, wobei die Fluidverbindung (60) eine Engstelle (91) ist, oder wobei miteinander verbundene Becken (9₁, 9₂,...,9_N) teilweise durch eine Höhenlinie (90), teilweise durch mindestens einen Damm (66) und eine Fluidverbindung (60) zwischen zwei aufeinanderfolgenden Becken (9₁, 9₂,...,9_N), definiert sind wobei die Fluidverbindung (60) eine Engstelle (91) ist.
System (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Ablauf (61) mindestens eines letzten Beckens (9_N) der mindestens einen Wegspur (7₁, 7₂,...,7_M) zu einem Salzabscheidebereich (8) führt.
System (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Sammelkanal (10) mit einem Ablauf (61) mindestens eines letzten Beckens (9_N) der mindestens einen Wegspur (7₁, 7₂,...,7_M) strömungsverbunden ist und der Sammelkanal (10) zu einem Salzabscheidebereich (8) führt.
System (1) nach Anspruch 13 oder 14, wobei der Salzabscheidebereich (8) ein Verdampfungsbereich ist.
System (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine zentrale Steuereinheit (15) zur Steuerung der dem Beruhigungsbecken (2) zugeführten Abwassermenge und der Verweilzeit im Beruhigungsbecken (2), der Rate des fast an Leichtstoffen freien Abwassers, das dem Austreibungsbereich (4) und dem überfluteten Feuchtgebiet (6) zugeführt wird und der Durchflussrate zwischen den Becken (9₁, 9₂,...,9_N) jeder Spur (7₁, 7₂,...,7_M) vorgesehen ist.
Ein Verfahren zur Behandlung und Entsorgung von Abwasser, das zumindest Leichtstoffe enthält, umfasst: einen Schritt (201) des Zuführens des Abwassers zu einem Beruhigungsbecken (2) zum Abtrennen von Leichtstoffen und zum Entfernen der schwimmenden Leichtstoffe von der Oberfläche des Wasserkörpers in dem Beruhigungsbecken (2); einen Schritt (202) zum Transportieren des fast von Leichtstoffen freien Abwassers aus dem Beruhigungsbecken (2) zu einem Austreibungsbereich (4) zum Erzeugen von Turbulenz und Belüftung zum Austreiben des H₂S; und einen Schritt (203) des Überführens des fast von Leichtstoffen freien Abwassers aus dem Austreibungsbereich (4) in ein überflutetes Feuchtgebiet (6), um eine Reinigung von organischen Schadstoffen ausschließlich mittels Bakterien und anderer Mikroorganismen durchzuführen, wobei das zu reinigende Wasser mehrere miteinander verbundene Becken (9₁, 9₂,...,9_N) durchströmt.
Verfahren nach Anspruch 17, umfassend einen Schritt (204) zum Überführen des gereinigten Wassers aus dem letzten Becken (9_N) über mindestens einen Ablauf (61) der mindestens einen Wegspur (7₁, 7₂,...,7_M) des überfluteten Feuchtgebiets (6) zu einem Salzabscheidebereich (8).
Verfahren nach Anspruch 18, wobei von dem mindestens einen Ablauf (61) des letzten Beckens (9_N) der mindestens einen Wegspur (7₁, 7₂,..., 7_M) zu einem Sammelkanal (10), der das gereinigte Wasser aufnimmt, und der Sammelkanal (10) transportiert das gereinigte Wasser zum Salzabscheidebereich (8).
Verfahren nach Anspruch 17, wobei innerhalb des durch einen Erddamm (20) begrenzten Beruhigungsbeckens (2) eine Schrauben- oder Spiralströmung erzeugt wird und die Abscheidung der Leichtstoffe mit einer Verweilzeit zwischen einen Tag und drei Tage erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 20, wobei die Leichtstoffe von der Oberfläche des Beruhigungsbeckens (2) abgesaugt und über eine Leitung (17) zu einem Lagerbereich (16) für die Leichtstoffe transportiert werden.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei das Austreiben von H₂S auf einer Rampenfläche (41) mindestens einer Rampe (40) des Austreibungsbereich (4) erfolgt, während das Abwasser die Rampenfläche 41) hinunterfließt.