DE3700187A1 - Fluessigabfallentsorgung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf die Entsorgung von Flüssigabfall wie Abwasser, flüssige Abfallstoffe und dergleichen. Derzeit wird behandeltes Abwasser, wie beispielsweise Faulschlamm, im allgemeinen in flache Küstengewässer abgegeben, und zwar im allgemeinen durch Auskippen von Lastkähnen oder durch direktes Einpumpen über Rohrleitungen von der Küste aus. Dies führt in der Küstenumgebung zu einem nicht annehmbaren Aufbau von giftigen Substanzen, beispielsweise von Schwermetallverbindungen.

Nach der Erfindung wird behandelter Flüssigabfall, beispielsweise Faulschlamm, in die Tanks eines großen Ozeantankers geladen, beispielsweise eines Öl- Massengut- Erz- oder OBO-Schiffes oder eines großen, sehr großen oder supergroßen Rohöltransportschiffes, darin zu einer Tiefwasserstelle transportiert und dann bei dieser Tiefwasserstelle direkt auf dem Meeresboden abgelagert, und zwar über ein Röhrengebilde, das vom Tanker ausgegeben oder ausgefahren wird und sich vom Tanker aus nach unten erstreckt. Bei dem Röhrengebilde kann es sich um einen flexiblen Schlauch, beispielsweise einen kontinuierlichen oder aber auch segmentierten Kunststoffschlauch, oder um einen aus Stahlröhren gebildeten Strang oder gar um eine Kombination aus diesen beiden Möglichkeiten handeln, wobei im letzten Fall vorzugsweise vom Tanker aus ein Schlauchstück nach unten herabführt, an das sich dann ein Röhrenstrang für den Rest des Weges anschließt. Das Röhrengebilde kann über eine Seite des Schiffes ausgegeben oder ausgetragen werden, oder es kann auch durch eine Bodenöffnung im Rumpf des Schiffes ausgegeben werden. Die Tiefe des zur Ablagerung dienenden Meeresbodens kann beispielsweise 1000 oder 1500 m betragen. Der zur Ablagerung dienende Meeresboden kann aber auch beträchtlich tiefer sein, beispielsweise 7000 m. Bei sehr tiefem Wasser ist es nicht erforderlich, daß sich das Röhrengebilde vollständig bis zum Meeresboden erstreckt, obgleich es sich wenigstens bis zu einer Tiefe erstrecken soll, die unterhalb der Tiefenzone liegt, in der sich die Mehrzahl der Fische befindet (die "Fischlinie"), sowie bis zu einer Tiefe, die unterhalb von Tiefenzonen mit beträchtlichen thermischen Änderungen liegt. Bei einer Tiefe von etwa 4000 m oder mehr wird es vorgezogen, den Flüssigabfall- Faulschlamm dicht beim Meeresboden freizugeben. Die Höhe der Freigabe oberhalb des Meeresbodens hängt ab von der relativen Dichte des Faulschlammes und des Meereswassers bei der Freigabetiefe, von der Freigabegeschwindigkeit und von der Auftriebsfrequenz des Meereswassers. Als optimal wird derzeit eine Freigabehöhe betrachtet, die in der Tiefsee etwa 350 m oberhalb der abysischen Ebene (flacher Tiefseeboden) liegt.

Behandelter Flüssigabfall, wie er derzeit zur Ablagerung angeliefert wird, ist im allgemeinen ein wäßriger Faulschlamm mit einem Gehalt an Trockenfestsubstanz von 10 bis 5 Gew.-% oder weniger. Man kann eine Konzentration vornehmen, beispielsweise durch Teilentwässerung in einer Zentrifuge oder dergleichen, und zwar vor oder im Anschluß an das Aufladen auf einen Entsorgungstanker. Ein derartiger teilweise entwässerter Brei kann an Bord des Tankers erneut verdünnt werden, bevor die Aufschlämmung auf dem Meeresboden abgelagert wird, falls dies zum Erleichtern des Pumpens erforderlich ist. Der auf den Entsorgungstanker geladene behandelte Flüssigabfall kann an Bord weiterbehandelt werden, bevor er auf dem Seeboden abgelagert wird. Dem Flüssigabfall können beispielsweise verschiedenartige Mikroorganismen hinzugegeben werden, um die Aufschlüsselung und den Abbau der abgelagerten Masse zu erleichtern. Der Entsorgungstanker hat vorzugsweise an Bord ein Labor, mit dessen Hilfe das Abwasser oder der Flüssigabfall als auch Wasserproben vor und nach der Entsorgung analysiert werden können.

Die Erfindung umfaßt nicht nur das oben beschriebene Entsorgungsverfahren, sondern auch den Entsorgungstanker selbst, der mit einer Schlauchhaspel und/oder einer Rohrerrichtungsanlage und/oder einer Ausrüstung zur Handhabung eines Röhrengebildes und zum Ausgeben oder Ausfahren des Röhrengebildes aus dem Tanker bis hin zum Ablagerungsbereich auf einem Tiefseeboden ausgerüstet ist. Wird das Röhrengebilde über eine Seite des Schiffes ausgegeben, kann man den Schiffskörper dadurch als Wetterschild benutzen, daß man es dem Tanker gestattet, Wind und Wellen abzuhalten. Eine Rohrerrichtungs- oder Rohrmontageanlage, beispielsweise Hebeböcke oder Derrickkräne zur Handhabung von Röhren, können im Schiffsraum des Tankers oder auf Deck des Tankers vorgesehen sein. Befindet sich eine entsprechende Konstruktion auf Deck, ist sie vorzugsweise durch einen geeigneten Überbau oder ein Gehäuse gegenüber dem Wetter und der See geschützt.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden an Hand von Zeichnungen beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Entsorgungstankers mit einer Schlauchhaspelausrüstung,

Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Entsorgungstankers mit einer Rohrerrichtungsanlage, und

Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Entsorgungstankers mit einer Ausrüstung zur Handhabung eines in Abschnitte unterteilten Kunststoffschlauches.

Wenn nicht anders angegeben, sind in den Figuren gleiche oder ähnliche Teile mit jeweils derselben Bezugszahl bezeichnet.

Wie es aus Fig. 1 hervorgeht, sind in einem Entsorgungstanker 1 Schiffsräume 2 zum Transportieren von Flüssigabfall vorgesehen. Die gesamte Speicher- oder Aufnahmekapazität innerhalb des Tankers beträgt beispielsweise 500 000 m³, von denen etwa 80% für die Flüssigabfallspeicherung verwendet werden können. Der Tanker ist im allgemeinen von konventioneller Bauart mit zwei Schiffsräumen 2 unter Deck, sowie einer Brücke 3 und einer Unterkunftseinheit 4 oberhalb des Decks. Darüber hinaus sind Laboreinrichtungen 5 vorgesehen, die zur Durchführung mikrobiologischer und biochemischer Verfahren dienen.

Ein zur Flüssigkeitsabfallentsorgung dienendes Röhrengebilde besteht aus einem kontinuierlich extrudierten Kunststoffschlauch 6 mit einer Länge von etwa 7000 m. Der Kunststoffschlauch 6 kann auf einer Schlauchhaspel 7 aufgewickelt werden. Der Innendurchmesser des Schlauches beträgt beispielsweise 0,5 m. Die beiden dargestellten Haspeln 7 sind so ausgerichtet, daß ihre Drehachsen in der Horizontalebene liegen. Andererseits können die Haspeln auch so ausgerichtet sein, daß sie eine vertikale Drehachse haben. Eine Haspel zur Aufnahme von etwa 7000 m Schlauch hat etwa einen Durchmesser von 25 m und eine Breite von 7 m. Die Verwendung eines kontinuierlich extrudierten Kunststoffschlauches hat den Vorteil, daß der Schlauch auf dem Dock hergestellt werden kann und direkt auf die Schlauchhaspel aufgewickelt werden kann, während der Tanker im Hafen liegt. Zur Herstellung eines geeigneten kontinuierlichen Kunststoffschlauches mit einer Geschwindigkeit von etwa 1000 m pro Tag kann man eine herkömmliche Kunststoffextrudieranlage verwenden.

Wie bereits angedeutet, können auf dem Tanker mehrere Schlauchhaspeln vorhanden sein. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist eine Schlauchhaspel 7 unterhalb des Decks in einem Schiffsraum 8 untergebracht, und eine weitere Schlauchhaspel 7 ist auf Deck angeordnet. Die auf Deck vorgesehene Konstruktion ist vorzugsweise wettergeschützt.

Die auf den Schlauchhaspeln 7 aufgewickelten Schläuche 6 können durch Öffnungen 9 im Boden des Schiffsrumpfes ausgegeben oder ausgetragen werden. Am unteren oder unter Wasser befindlichen Ende des Schlauches ist ein Gewicht 10 vorgesehen, das verhindern soll, daß das Schlauchende nach oben zur Meeresoberfläche 11 driftet. Ferner ist am Schlauchende vorzugsweise eine Pumpe 12 vorgesehen, die über ein Kabel von Bord des Tankers mit Energie versorgt wird und einen Unterdruck im Schlauch erzeugt, um die Strömung des Flüssigabfalls durch den Schlauch zu unterstützen und auf diese Weise die Geschwindigkeit der Ablagerung des Flüssigabfalls auf dem Meeresboden 13 zu erhöhen. Es wird angenommen, daß ein Schlauch mit einem Durchmesser von 0,5 m ohne Unterstützung durch eine Pumpe, d. h. allein aufgrund der Schwerkraft, einen Durchfluß von etwa 1000 t/h aufweist. Das Schlauchende kann gegen den Meeresboden gerichtet werden, oder es kann steuerbar sein, beispielsweise unter Verwendung eines schwenkbaren Knies 14, so daß eine gewisse Steuerung des mit dem Gewicht versehenen Schlauchendes möglich ist, und zwar unter Ausnutzung des Schubs des ausrichtbaren Flüssigkeitsabfallstrahls.

Ein im Wasser befindlicher Kunststoffschlauch verhält sich bezüglich des Auftriebs im allgemeinen neutral oder hat einen geringfügigen positiven Auftrieb. Das Gesamtgewicht des ausgegebenen Schlauches, des Gewichts am Schlauchende, der Pumpen usw. wird von einem oder mehreren Kabeln 15 getragen, die über Winden 16 gesteuert werden.

Der Tanker ist mit einem geeigneten Leitungsnetz (nicht gezeigt) ausgerüstet, das dazu dient, den Flüssigkeitsabfall dem Entsorgungsschlauch zuzuführen.

Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist das zur Flüssigabfallentsorgung dienende Röhrengebilde aus Abschnitten 17 zusammengesetzt. Hierbei handelt es sich im allgemeinen um Stahlröhrenabschnitte, obgleich auch andere haltbare Materialien verwendet werden können, beispielsweise Glasfaserröhren, die den Vorteil eines geringeren Gewichts haben. Die Rohrabschnitte 17 sind auf Deck gespeichert und derart ausgebildet, daß sie ohne weiteres aneinandergesetzt werden können, um einen Röhrenstrang zu bilden.

Die Rohrabschnitte werden mit Hilfe eines Rohrderricks 18 miteinander verbunden, der auf einem wettergeschützten Rohrdeck 19 steht. Der gebildete Rohr- oder Röhrenstrang wird durch eine Öffnung 9 im Boden des Schiffsrumpfes ausgegeben.

Das untergetauchte Rohrende ist wiederum mit einem Gewicht 10 versehen, das von Kabeln 15 getragen wird, die über Winden 16 gesteuert werden. Ein mehrere 1000 m langer Stahlröhrenstrang hat ein beträchtliches Gewicht. Aus diesem Grunde können Auftriebs- oder Schwimmanschetten 20 längs des Röhrenstrangs verwendet werden, und zwar mit dem Ziel, die Belastung im Röhrenstrang und in den Kabeln zu verringern. Wie beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ist vorzugsweise eine Tiefseepumpe und/oder eine steuerbare Rohraustrittsöffnung vorgesehen.

Während der Flüssigkeitsabfall am oder in der Nähe des Meeresbodens abgegeben wird, kann der Tanker eine gewisse Fahrt haben. Eine Geschwindigkeit von etwa 1/2 Knoten wird als ausreichend betrachtet. Der Tanker kann aber auch driften, oder er kann von seinen Maschinen angetrieben werden, beispielsweise mit einer Geschwindigkeit von 1/2 Knoten in Rückwärtsrichtung.

Das derzeit bevorzugte Ausführungsbeispiel ist in Fig. 3 dargestellt. Bei dem gezeigten Tiefsee-Entladungsschiff handelt es sich um einen Tanker 1 mit einem Eigengewicht von etwa 100 000 t. Eine derartige Tankergröße wird bevorzugt, weil ein solcher Tanker auch bei schwerem Wetter zum einen Stabilität zeigt und zum anderen einen hinreichend geringen Tiefgang hat, daß er sich bereits existierenden Flüssigabfallanschlüssen hinreichend gut nähern kann. Hinzu kommt noch die Wirtschaftlichkeit dieser Tankergröße. Der dargestellte Tanker trägt Gestelle 30, in denen Abschnitte eines Entsorgungsröhrengebildes 32 aus Kunststoff gestapelt sind. Das Röhrengebilde 32 besteht vorzugsweise aus einer größeren Anzahl von Rohrstücken, die jeweils 150 m lang sind, einen Durchmesser von 0,45 m haben und aus einem flexiblen, hochdichten Polyethylenmaterial hergestellt sind.

Aus den Rohrgestellen 30 können mit Hilfe eines völlig gelenkigen Stapelarms 34 einzelne Rohrstücke wahlweise herausgenommen werden. Jedes dem Stapel entnommene Rohrstück wird beispielsweise mittels einer Klemmverbindung mit dem vorangegangenen Rohrstück verbunden und anschließend über Rollen 36 auf einem Gleitbogen oder Rollenführungsquadranten 38 geführt und durch eine Öffnung 9 im Boden des Schiffsrumpfes ausgegeben. Um den Durchtritt des Rohres durch den Bogen oder Quadranten zu erleichtern, können einige der Rollen angetrieben werden. Anstelle des Rohrführungsquadranten kann auch ein drehbares Rohrführungsrad vorgesehen sein. Das ausgegebene Röhrengebilde wird von Führungskabeln oder Führungsseilen getragen, welche mittels Winden (nicht gezeigt) gesteuert werden. Diese Kabel oder Seile werden auch benutzt, um das ausgegebene Röhrengebilde wieder einzuholen, wenn die einzelnen Rohrstücke wieder verstaut werden sollen.

Am Austrittsende des Entsorgungsrohres ist wiederum ein Fallgewicht 10 vorgesehen, das etwa 40 t wiegen kann. Dieses Fallgewicht ist derart ausgelegt, daß es einem durch Meeresströmungen verursachten Abtrieb entgegenwirkt. Das ausgegebene Röhrengebilde erstreckt sich selbstverständlich nicht geradlinig unterhalb der Bodenöffnung im Schiffsrumpf, sondern nimmt in Abhängigkeit von den Strömungen bei verschiedenen Tiefen und in Abhängigkeit von der Bewegungsrichtung des Tankers ein gekrümmtes Profil an. Das Fallgewicht ist mit einer Tiefensensorinstrumentierung ausgerüstet, und in vorbestimmten Abständen längs des ausgegebenen Röhrengebildes sind Antwortsender oder Transponder vorgesehen, so daß die Lage und Richtung des Röhrengebildes unter Wasser von Bord des Tankers aus festgestellt werden kann. Sollte das Austrittsende des Röhrengebildes ansteigen, kann der Tanker in Richtung des Fallgewichts eine Bewegung ausführen, wodurch die Spannung in den Führungskabeln oder Führungsseilen vermindert wird und das Fallgewicht wieder absinkt. Sinkt andererseits das Fallgewicht zu tief in Richtung auf den Meeresboden, kann der Tanker eine geringe Fahrt aufnehmen, die von dem Fallgewicht wegführt. Auf diese Weise kann der Tanker die richtige Höhe des ausgegebenen Röhrengebildes gegenüber dem Meeresboden korrigieren.

Ein dynamisches Positioniersystem, das von einer Kombination aus Azimut- und Tunnel-Schuberzeugern 40, 42 Gebrauch macht, hält das Vorderteil des Tankers während der Ausgabe des Röhrengebildes im Wetter und hält die Position des Fallgewichts und des Röhrengebildes gegenüber dem Meeresboden während der Flüssigkeitabfallabgabe aufrecht, und zwar unter Verwendung von Daten, die von dem Tiefensensor und den Transpondern stammen.

Im folgenden soll die Arbeitsweise des Tiefsee- Entsorgungsschiffes zur Ablagerung von Flüssigabfall beschrieben werden. Das Schiff ist in der Lage, dicht bei einem Flüssigkeitsabfallanschluß zu ankern. Kleine Leichter oder Kähne, beispielsweise mit einem Eigengewicht von 1500 bis 4000 t, können den zu entsorgenden Faulschlamm vom Anschluß zum Tiefseetanker bringen. Vorzugsweise wird ein Gasrückkehrsystem verwendet, um zu verhindern, daß aus den Schiffsräumen des Tankers verdrängtes Gas ins Freie gelangt und zu einer Verunreinigung der Atmosphäre führt. Sobald der Tanker beladen ist, fährt er zu einer vorbezeichneten Tiefwasser- oder Tiefsee-Entladestelle. Bei dieser Entladestelle wird die erforderliche Anzahl von Rohrstücken bestimmt, und diese Rohrstücke werden aus den Rohrgestellen ausgewählt, miteinander verbunden und durch die Öffnung im Boden des Schiffrumpfes ausgegeben oder abgesenkt. Die Schiffspumpen dienen dazu, um den Faulschlamm von den Schiffsräumen durch das Röhrengebilde zum Meeresboden zu fördern. Die Pumpleistung kann in einer Größenordnung von 1000 t/h liegen. Nachdem der Flüssigabfall aus den Schiffsräumen entladen worden ist, kann das Röhrengebilde vollkommen ausgewaschen und die Waschrückstände ebenfalls auf dem Meeresboden abgelagert werden.

Nach der Ablagerung des Flüssigabfalls sowie dem Auswaschen des Röhrengebildes wird das Röhrengebilde eingeholt und die einzelnen Rohrstücke werden wiederum in den Rohrgestellen gestapelt. Der Tanker kehrt dann zu seinem Beladeankerplatz dicht bei dem Flüssigabfallanschluß zurück. Während der Fahrt zu und von dem Beladeanschluß kann das Austrittsende des Entsorgungsrohres zusammen mit dem Fallgewicht in einem Öffnungsschieber oder Öffnungsreiter 44 verriegelt sein, und zwar derart, daß die Öffnung verschlossen ist. Bei dem Öffnungsreiter 44 handelt es sich um eine passive gleitende Führung, die frei auf Schienen beweglich ist, die sich auf der Wand der Öffnung im Schiffsrumpf befindet. Der Öffnungsreiter wird zusammen mit dem Anheben und Absenken des Fallgewichts angehoben bzw. abgesenkt.

Bei den betrachteten Ausführungsbeispielen wird das Röhrengebilde durch eine oder mehrere Öffnungen im Boden des Schiffsrumpfes ausgegeben oder abgesenkt. Es besteht auch die Möglichkeit, daß das Röhrengebilde über eine Seite des Tankers ausgegeben werden kann.

Claims (11)

1. Verfahren zur Entsorgung von Abwasser, flüssigen Abfallstoffen und dergleichen (Flüssigabfall), dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigabfall (sewage) in Tanks (2) eines Ozeantankers (1) geladen, in dem Tanker zu einer Tiefwasserstelle transportiert und dann an dieser Stelle direkt auf dem Meeresboden mittels eines Röhrengebildes (6, 17, 32) abgelagert wird, welches vom Tanker ausgegeben wird und sich im ausgegebenen Zustand vom Tanker aus nach unten erstreckt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Flüssigabfall von dem Röhrengebilde dicht beim Meeresboden, jedoch noch oberhalb des Meeresbodens freigegeben wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der Flüssigabfall von dem Röhrengebilde bei einer Wassertiefe von etwa 4000 m und bei einer Höhe von etwa 350 m oberhalb des Meeresbodens freigegeben wird.

4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem der Flüssigabfall ein wäßriger Faulschlamm mit einem Gehalt an Trockenfestsubstanz von 10 bis 5 Gew.-% oder weniger ist.

5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die Tiefe des ausgegebenen Rohrgebildes in bezug auf den Meeresboden zumindest teilweise dadurch bestimmt wird, daß der Tanker unter der Steuerung eines dynamischen Positioniersystems eine Rückwärts- und/oder Vorwärtsbewegung ausführt.

6. Ozeantanker zur Verwendung in einem Verfahren nach Anspruch 1, enthaltend Einrichtungen (7, 18, 34, 36, 38) zur Handhabung eines Röhrengebildes und zum Ausgeben oder Austragen des Röhrengebildes vom Tanker aus zur Ablagerung von Flüssigabfall direkt auf dem Meeresboden bei einer Tiefwasserstelle.

7. Tanker nach Anspruch 6, enthaltend Längenstücke eines flexiblen Röhrengebildes (32) aus hochdichtem Kunststoff, welche Längenstücke miteinander verbunden und zur Ablagerung von Flüssigabfall direkt auf dem Meeresboden bei einer Tiefwasserstelle ausgegeben oder ausgefahren werden können.

8. Tanker nach Anspruch 6 oder 7, enthaltend ein Fallgewicht (10) am Austrittsende des Röhrengebildes sowie enthaltend eine oder mehrere Führungskabel oder Führungsseile (15), die gesteuert von einer oder mehreren Winden (16) zur Halterung des Gewichts des ausgegebenen Röhrengebildes dienen.

9. Tanker nach einem der Ansprüche 6 bis 8, bei dem das ausgegebene oder ausgefahrene Röhrengebilde wenigstens einen Tiefensensor an seinem Austrittsende sowie Antwortsender oder Transponder in vorbestimmten Abständen entlang seiner Längserstreckung trägt.

10. Tanker nach einem der Ansprüche 6 bis 9, enthaltend ein Gestell (30), das zur Stapelung einzelner Rohrstücke des Röhrengebildes (32) dient, eine Einrichtung (34) zum Aufnehmen der Rohrstücke aus dem Rohrstückstapel und zum miteinander Verbinden aufeinanderfolgender Rohrstücke, eine Bodenöffnung (9) im Tankerrumpf und eine Einrichtung (36, 38) zur Führung miteinander verbundener Rohrstücke zwecks Ausgabe durch die Bodenöffnung.

11. Tanker nach einem der Ansprüche 6 bis 9, bei dem das Röhrengebilde von dem Tanker aus über Rollen (36) an einem Rohrführungsquadranten (38) und durch eine Bodenöffnung (9) im Rumpf des Tankers ausgegeben wird.