DE202004002159U1 - Arrangement for raising the pH value in open acid bodies of water, e.g. in mining, comprises a tanker, receiving sinks, floating mobile storage units, pump and/or ventilator, a separate drive, and a distribution system - Google Patents

Arrangement for raising the pH value in open acid bodies of water, e.g. in mining, comprises a tanker, receiving sinks, floating mobile storage units, pump and/or ventilator, a separate drive, and a distribution system Download PDF

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Abstract

Arrangement for raising the pH value in open acid bodies of water, e.g. in mining, comprises a tanker for transporting neutralizing agent to the bank of the body of water, receiving sinks with a holding volume of 5000-50000 l, floating mobile storage units, pump and/or ventilator arranged between the tanker and the storage units, a separate drive for the storage units and/or an additional water vehicle, and a distribution system with openings for the storage units and sinks.

Description

Durch den offenen Bergbau, insbesondere bei der Braunkohlengewinnung, entstandene Hohlräume werden durch Flutung mit Oberflächenwasser oder durch Selbstaufgang von Grundwassers gefüllt.Through open mining, especially at the lignite mining, cavities are created by flooding with Surface water or filled by self-emergence of groundwater.

Als Folgenutzung wird in der Regel eine Wasserspeicherbewirtschaftung oder die Schaffung von Bade- und Fischgewässern angestrebt.As a consequence, is usually water storage management or the creation of swimming pools and fish waters sought.

Nach der Einstellung des offenen Bergbaus und der damit verbundener Einstellung der allgemeinen Grundwasserabsenkung durchströmt das wieder in Erscheinung tretende Grundwasser die vom Bergbau hinterlassenen Kippen. Insbesondere aufgrund von Pyritverwitterung infolge Sauerstoffzufuhr im offenen Bergbau sind diese Kippen oft mit einem hohen Säurepotential angereichert. Das führt zur Versauerung der entstehenden Tagebaurestseen mit pH-Werten bis auf < 3. Saure Zuströmungen mit dem Grundwasser aus sauren Bergbaurestseen oder aus sauren Kippen sowie Elutions- und Erosionsprozesse an sauren Böschungen führen ebenfalls zur Versauerung von bereits gefluteten oder neutralisierten Bergbaurestseen.After setting the open Mining and the associated cessation of general groundwater lowering flows through the groundwater that reappears, that left behind by mining Tilting. Especially due to pyrite weathering due to the supply of oxygen In open mining, these dumps are often with a high acid potential enriched. Leading for acidifying the resulting open-cast lakes with pH values up to on <3 Zuströmungen with groundwater from acid mining lakes or from acid tipping as well as elution and erosion processes on acidic embankments also lead to acidification from already flooded or neutralized mining lakes.

Durch Flutung mit Oberflächenwässern soll vorrangig 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 im sauren Zustand. Darüber hinaus ist das Angebot an Oberflächenwassermengen insbesondere bei geringen Niederschlagsmengen über größere Zeiträume nicht ausreichend.Flooding with surface water should take priority counteracting acidification. At high acid levels or with flooding of partially filled open-cast ponds that is enough low neutralization potential of surface water and the Lakes remain acidic. In addition, the offer of surface water quantities not sufficient, especially with small amounts of precipitation over long periods.

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. Das Betreiben der stationären Anlagen ist darüber hinaus aufwendig und der anfallende schwermetallhaltige Eisenhydroxydschlamm muss einer Entsorgung zugeführt werden.It is known from the prior art acidic waters to be neutralized by liming, for example at a lake outlet. Liming is practiced here in mine water treatment plants. However, the lake remains in an acidic state and cannot be used economically or for tourism. The operating the stationary Attachments is about that expensive and the resulting heavy metal-containing iron hydroxide sludge must disposed of become.

Bekannt ist weiterhin ein Verfahren, beschrieben in DE 199 61 243 A , nach dem die in einem Tagebaurestsee vorhandenen eingespülten Kraftwerksaschen, die aus der Verbrennung von Braunkohlen stammen und am Boden eines Tagebaurestsees sedimentiert sind, wieder aufzunehmen, zu verwirbeln und über Rohrleitungen im sauren Restsee zur Neutralisation zu nutzen. Dieses Verfahren ist jedoch nur begrenzt nutzbar, wenn Altaschen im Gewässer vorhanden sind. Die Aktivität der Aschen und ihre Durchströmbarkeit ist relativ gering.A method is also known, described in DE 199 61 243 A , after which the flushed-in power plant ashes, which originate from the combustion of brown coal and are sedimented at the bottom of an open-cast mine lake, resume, swirl and use them via pipes in the residual acid lake for neutralization. However, this method can only be used to a limited extent if waste ash is present in the body of water. The activity of the ashes and their flowability is relatively low.

In DE 103 44 857.8 wird ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Wirkungsgradverbesserung von Inlake-Verfahren mittels Eintrag von Neutralisationsmittel über auf dem Gewässer angeordnete Verteileinrichtungen vorgeschlagen. Das hier beschriebene Verfahren soll durch Einstellung von definierten Stoffkonzentrationen der jeweils eingesetzten Neutralisationsmittel durch Gestaltung der Verteileinrichtung auf dem Gewässer den Wirkungsgrad der Neutralisationsreaktionen verbessern. Dieses Verfahren ist technisch sehr aufwendig und führt zu hohen Anlagen- und Betriebskosten.In DE 103 44 857.8 A method and a device for improving the efficiency of inlake processes by introducing neutralizing agents through distribution devices arranged on the water are proposed. The method described here is intended to improve the efficiency of the neutralization reactions by setting defined substance concentrations of the neutralizing agents used in each case by designing the distribution device on the water. This process is technically very complex and leads to high plant and operating costs.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine mobile, effektive und einfach zu realisierende Lösung mit geringen Betriebskosten für die rasche Anhebung des pH-Wertes in sauren offenen Gewässern, insbesondere in Tagebauseen zu finden.The object of the invention is in having a mobile, effective and easy to implement solution low operating costs for the rapid increase in pH in acidic open water, in particular to be found in open pits.

Die Lösung der Aufgabe der Erfindung erfolgt mit den im folgenden beschriebenen Anlagenkomponenten und Verfahrensschritten:The solution to the problem of the invention is carried out with the system components and described below Steps:

  • – Neutralisationsmittel mit einer Löslichkeit von > 50 g/l Wasser, wie beispielsweise Natriumhydroxid, vorzugsweise als Natronlauge mit einer Konzentration von < 60 % oder Soda werden mittels Tank-/Silofahrzeug an das Ufer eines offenen sauren Gewässers transportiert;- neutralizing agent with a solubility of> 50 g / l water, such as sodium hydroxide, preferably as sodium hydroxide solution with a concentration of <60 % or soda is brought to the bank of a tanker / silo vehicle open acidic water transported;
  • – in einer mobilen offenen Sicherheitswanne mit einem Fassungsvermögen von 5.000 bis 50.000 l ist ein Behälter mit einem Fassungsvermögen von 4.000 bis 45.000 l angeordnet, in dem die vorzugsweise flüssige Neutralisationsmittel zwischengespeichert werden können,- in a mobile open safety tub with a capacity of 5,000 to 50,000 l is a container with a capacity from 4,000 to 45,000 l, in which the preferably liquid neutralizing agent can be cached,
  • – oder auch ein oder mehrere Silo für Feststoffe mit einem Fassungsvermögen bis 100 m³ für die Zwischenspeicherung von vorzugsweise festen Neutralisationsmittel,- or also one or more silos for Solids with a capacity of up to 100 m³ for temporary storage of preferably solid neutralizing agents,
  • – die zwischengespeicherten und/oder antransportierten Neutralisationsmittel werden mittels einer Pumpe oder einem Gebläse über flexible Leitungen einer schwimmenden mobilen und beweglichen/fahrbaren Lager- und Eintragseinheit mit einem Fassungsvermögen von 4.000 bis 45.000 1 zugeführt und von dieser im gesamten Seebereich in Abhängigkeit analytischer Messungen wie z.B. des pH-Wertes eingetragen,- the temporarily stored and / or transported neutralizing agent become one by means of a pump or a blower over flexible lines floating mobile and movable / mobile storage and entry unit with a capacity from 4,000 to 45,000 1 fed and of this in the entire lake area depending on analytical measurements such as. of the pH value,
  • – die schwimmende mobile und bewegliche Lager- und Eintragseinheit kann selbstfahrend ausgeführt sein oder wird mit einem zusätzlich Wasserfahrzeug gezogen, geschoben oder bewegt,- the floating mobile and movable storage and entry unit can self-propelled be or will be with an additional Watercraft pulled, pushed or moved,
  • – das aus der schwimmenden mobilen und beweglichen/fahrbaren Lager- und Eintragseinheit bei der Entleerung austretende Neutralisationsmittel kann über eine oder mehrere Öffnungen im Gewässer verteilt und dabei zusätzlich vor dem Eintrag in das Gewässer mit Seewasser des betreffenden Gewässers verdünnt werden,- the from the floating mobile and movable / mobile storage and Entry unit neutralizing agent escaping during emptying can about one or more openings in the water distributed and additionally before entering the water be diluted with sea water from the relevant water,

Das antransportierte Neutralisationsmittel kann in Abhängigkeit von der Größe und Wasserbeschaffenheit des zu behandelnden Wasserkörpers auch direkt aus dem Tank-/Silofahrzeug vom Ufer aus an einer Stelle oder an mehreren Stellen in das saure Gewässer mittels einer Pumpe oder einem Gebläse oder frei auslaufend über flexible Leitungen eingeleitet oder dabei zusätzlich verdünnt werden.The neutralizing agent transported can dependent on on the size and water quality of the water body to be treated too directly from the tank / silo vehicle from the bank in one or more places in the acid waters by means of a pump or a blower or free-flowing via flexible Lines are introduced or additionally diluted.

Mit Hilfe der gefundenen Lösung wird die pH-Wert-Anhebung eines offenen sauren Gewässers wesentlich vereinfacht, wodurch auch die Auswirkungen durch den Einfluss von nachströmendem sauren Wasser in dieses Gewässer besser und schneller ausgeglichen werden können. Es wurde eine technische Lösung gefunden, mit der eine Verbesserung der Güte großer Wassermengen in offenen sauren Gewässern insbesondere des pH-Wertes und Senkung von Schwermetallgehalten in relativ kurzer Zeit mit gerin gem Aufwand möglich ist und Grundlagen für die Nachnutzungsziele wesentlich schneller geschaffen werden können.With the help of the solution found the pH increase in open acidic water is considerably simplified, which also has the effects of the influence of inflowing acidic water in this body of water can be compensated better and faster. It became a technical one solution found with an improvement in the quality of large amounts of water in open acidic waters especially the pH value and lowering of heavy metal contents is possible in a relatively short time with little effort and the basis for the reuse goals can be created much faster.

Das Prinzip der Erfindung soll im folgenden näher erklärt werden.The principle of the invention is said to following closer explained become.

Ein Tagebaurestsee mit einem Volumen von 20 Mio. m³ enthält saures Wasser mit einem pN-Wert von 3,0 und einem k b7,0-Wert von Ca. 3,0 mmol/l.A surface mine lake with a volume of 20 million m³ contains acidic water with a pN value of 3.0 and a k b7.0 value of approx. 3.0 mmol / l.

Für die Neutralisation des Wasserkörpers ist bei Annahme eines Wirkungsgrades von 100 % bezogen auf das Einsatzprodukt Natriumhydroxid eine Einsatzmenge von 2400 t erforderlich. Zum besseren Handling erfolgt der Einsatz des Natriumhydroxids als 50%ige Natronlauge. Damit beträgt die einzusetzende Gesamtmenge an verdünntem Neutralisationsmittel 4800 t, bzw. bei einer Dichte von 1,5 t/m³ das Gesamtvolumen . 3200 m³.For the neutralization of the water body assumes an efficiency of 100% based on the input product Sodium hydroxide requires an amount of 2400 t. For better handling the sodium hydroxide is used as 50% sodium hydroxide solution. So that is the total amount of diluted neutralizing agent to be used 4800 t, or at a density of 1.5 t / m³ the total volume. 3200 m³.

Die Anordnung zur Anhebung der Wasserqualität in offenen sauren Gewässern ist als mobile Einrichtung auf dem Land und im Wasser konzipiert, um ein schnelles und einfaches Aufbauen und Umsetzen zu gewährleisten. Sie setzt sich aus folgenden Komponenten zusammen:The arrangement to raise water quality in open acidic waters is designed to be a mobile device on land and in water to ensure quick and easy assembly and implementation. It consists of the following components:

  • – Tankfahrzeug mit 20 m³ Stapelvolumen mit pneumatischer Austragsvorrichtung zum Anliefern des Einsatzstoffes Natronlauge,- tanker with 20 m³ stack volume with pneumatic discharge device to deliver the feed material caustic soda,
  • – mobile offene Sicherheitsauffangwanne aus 4 mm starkem Edelstahl mit einem Fassungsvermögen von 27.000 l mit Doppelabsperrung als Entleerungseinrichtung und zur Beprobung,- mobile Open safety catch basin made of 4 mm thick stainless steel with a capacity of 27,000 l with double shut-off as emptying device and for sampling,
  • – erster 20 Fuß-Tankcontainer (Zwischenlagerung) mit einem Fassungsvermögen von ca. 25.000 l in der mobilen offenen Sicherheitsauffangwanne angeordnet,- first 20 foot tank container (Intermediate storage) with a capacity of approx. 25,000 l in the mobile open safety catch pan arranged,
  • – zweiter 20 Fuß-Tankcontainer (Zwischenlagerung) mit einem Fassungsvermögen von 25.000 l schwimmend auf einem Ponton mit einer Tragfähigkeit von 60 t angeordnet,- second 20 foot tank container (Intermediate storage) with a capacity of 25,000 l floating on a pontoon with a load capacity arranged from 60 t,
  • – pneumatische Austragsvorrichtung (Gebläse, Kompressor) für 20 Fuß-Tankcontainer,- pneumatic Discharge device (blower, compressor) for 20 Foot shipping containers,
  • – flexible Rohrleitung oder Schlauch vom Tankfahrzeug zum ersten und zweiten 20 Fuß-Tankcontainer,- flexible Pipeline or hose from the tanker to the first and second 20 foot tank container,
  • – flexible Rohrleitung oder Schlauch vom ersten zum zweiten 20 Fuß-Tankcontainer,- flexible Pipeline or hose from the first to the second 20 foot tank container,
  • – Verteileinrichtung am zweiten 20 Fuß-Tankcontainer mit 6 Auslauföffnungen auf einer Breite von 25 m angeordnet,- distribution device on the second 20 foot tank container with 6 outlet openings arranged on a width of 25 m,
  • – Wasserfahrzeug (Bugsierschiff),- watercraft (Tug)
  • – allgemeine Baustelleneinrichtung- general site equipment

Bei Einsatz von 50%iger Natronlauge werden mittels Tankfahrzeug Chargen zu je 24 t angeliefert. In der Regel wird diese Menge direkt in den zweiten auf einem Ponton schwimmenden 20 Fuß-Tankcontainer gefördert. Dieser wird mittels Bugsierschiff über das zu behandelnde saure offene Gewässer gezogen. Über 6 auf eine Breite von 20 m verteilte Auslauföffnungen werden stündlich über jede Auslauföffnung 4 t 50%ige Natronlauge im Seekörper verteilt. When using 50% sodium hydroxide solution batches of 24 t are delivered by tanker. In the Typically, this amount is floating directly into the second on a pontoon 20 foot tank container promoted. This is transported over the acid to be treated by means of a ship open water drawn. about 6 outlet openings distributed over a width of 20 m are opened every hour outlet opening 4 t 50% sodium hydroxide solution in the sea body distributed.

Zur Zwischenlagerung und als Puffermenge kann Natronlauge im ersten 20 Fuß-Tankcontainer in der mobilen offenen Sicherheitsauffangwanne eingebracht werden.Can be used for intermediate storage and as a buffer quantity Sodium hydroxide solution in the first 20-foot tank container in the mobile open safety catch pan.

Täglich können mit der erfindungsgemäßen Anordnung problemlos 120 t 50%ige Natronlauge in den zu behandelnden Wasserkörper eingebracht werden. Bei 5 Arbeitstagen pro Woche ist die eigentlich Behandlung des Gewässers mit Neutralisationsmittel in einem Zeitraum von 2 Monaten abgeschlossen. Der Einsatz der Anordnung sollte vorzugsweise im Zeitraum April bis Oktober realisiert werden, um bei Wassertemperaturen von > 10 °C die gute Löslichkeit und Reaktivität optimal ausnutzen zu können.Every day can with the arrangement according to the invention 120 t of 50% sodium hydroxide solution can be easily introduced into the water body to be treated. With 5 working days per week, the actual treatment of the water is included Neutralizing agent completed in a period of 2 months. The arrangement should preferably be used in April by October to be the best at water temperatures of> 10 ° C solubility and reactivity to be able to make optimal use of it.

Mit Hilfe der realisierten Lösung wird die Neutralisation des sauren offenen Gewässers mit hohem Wirkungsgrad auf einfache und wirtschaftliche Weise möglich. Somit wurde eine technische Lösung gefunden, mit der eine Erhaltung oder Verbesserung der Güte großer Wassermengen insbesondere in sauren Restseen möglich ist und die Grundlagen für die Nachnutzungsziele wesentlich schneller und nachhaltig geschaffen werden können.With the help of the implemented solution neutralization of acidic open water with high efficiency possible in a simple and economical way. So it became a technical Solution found, with the maintenance or improvement of the quality of large amounts of water in particular possible in acidic residual lakes is and the basis for Reuse goals created much faster and sustainably can be.

Claims (1)

Anordnung zur Anhebung des pH-Wertes in offenen sauren Gewässern, insbesondere in Tagebaurestseen, die nach Beendigung des aktiven Bergbaus entstanden sind, unter Einsatz von Neutralisationsmittel vorzugsweise mit einer Löslichkeit von > 50 g/l Wasser, wie beispielsweise Natriumhydroxid, vorzugsweise als Natronlauge mit einer Konzentration von < 60 % oder Soda, gekennzeichnet durch die folgenden Komponenten: – Tank-/Silofahrzeug zum Antransport von Neutralisationsmittel an das Ufer eines offenen sauren Gewässers, – Offene Sicherheitsauffangwanne mit einem Fassungsvermögen von 5.000 bis 50.000 l in der ein geschlossenen Behälter/Container, mit einem Fassungsvermögen von 4.000 bis 45.000 l angeordnet ist oder ein Silo für Feststoffe mit einem Fassungsvermögen bis 100 m³, – schwimmende mobile und beweglich/fahrbare Lager- und Eintragseinheit, mit einem Fassungsvermögen von 4.000 bis 45.000 l, – Pumpe und/oder Gebläse und flexible Leitungen zwischen Tank-/Silofahrzeug und schwimmenden mobilen und beweglichen/fahrbaren Lager- und Eintragseinheit und offenen Container mit einem darin befindlichen geschlossenen Behälter/Tankcontainer oder separates Silo, – Eigenantrieb für schwimmende mobile und bewegliche Lager- und Eintragseinheit und/oder zusätzliches Wasserfahrzeug, – Verteilsystem mit einer oder mehreren Auslauföffnungen für die schwimmende mobile und bewegliche/fahrbare Lager- und Eintragseinheit und oder das Tank/Silofahrzeug und /oder den geschlossenen Behälter/Container in einer offenen Sicherheitsauffangwanne oder einem separaten Silo.Arrangement for raising the pH in open acidic waters, in particular in open-cast lakes, which have formed after the end of active mining, using neutralizing agents, preferably with a solubility of> 50 g / l water, such as sodium hydroxide, preferably as sodium hydroxide solution with a Concentration of <60% or soda, characterized by the following components: - Tank / silo vehicle for the transport of neutralizing agent to the bank of an open acidic water, - Open safety catch basin with a capacity of 5,000 to 50,000 l in which a closed container, is arranged with a capacity of 4,000 to 45,000 l or a silo for solids with a capacity of up to 100 m³, - floating mobile and mobile / mobile storage and entry unit, with a capacity of 4,000 to 45,000 l, - pump and / or blower and flexible lines between tank / silo vehicle d floating mobile and movable / mobile storage and entry unit and open container with one in it closed container / tank container or separate silo, - self-propelled for floating mobile and movable storage and entry unit and / or additional watercraft, - distribution system with one or more outlet openings for the floating mobile and movable / mobile storage and entry unit and or the tank / Silo vehicle and / or the closed container / container in an open safety catch pan or a separate silo.
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