DE4410229A1

DE4410229A1 - Verfahren zur Aufbereitung von wäßrigen Suspensionen insbesondere aus Häfen, Seen und Flüssen

Info

Publication number: DE4410229A1
Application number: DE19944410229
Authority: DE
Inventors: Leo Kitschen; Friedrich Rosenstock
Original assignee: Metallgesellschaft AG
Current assignee: GEA Group AG
Priority date: 1994-03-25
Filing date: 1994-03-25
Publication date: 1995-09-28

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufbereitung von wäßrigen Suspensionen insbesondere aus Häfen, Seen und Flüssen.

Es ist seit langem bekannt, daß jeder Fluß Schwebstoffe mit sich führt, die sich in strömungsarmen Bereichen wie Hafenbecken und -einfahrten absetzen. Durch den Einfluß von Ebbe und Flut wird die Sedimentation feinkörniger Partikel in den Hafeneinfahrten noch verstärkt, so daß insbesondere diese Bereiche zur Aufrechterhaltung ausreichender Wassertiefen regelmäßig ausgebaggert werden müssen. Das Baggergut besteht aus etwa 50 Gew.-% Sand und gröberen Bestandteilen mit einer Korngröße von etwa < 60 µm und zu etwa 50 Gew.-% aus feinkörnigem Material mit einer Korngröße von etwa < 60 µm. Das feinkörnige Material ist Schlick. Die Sedimente aus Häfen, Seen und Flüssen sind mit organischen Bestandteilen und Schwermetallen verunreinigt.

Zur Aufbereitung von Sedimenten wird im Hamburger Hafen eine Anlage nach dem Metha-Verfahren (mechanische Trennung von Hafenschlick) betrieben. Dabei werden vor dem Einspülen in das Baggergutbecken Stoffe, die größer sind als 80 mm, abgetrennt. In einer zweiten Trennstufe werden am Beginn des Aufbereitungsprozesses alle Partikel < 10 mm durch ein Trommelsieb abgesiebt. Das nach der Grobkornabscheidung anfallende feinkörnige Sediment wird in einem Homogenisierungstank zwischengelagert und anschließend einer zweistufigen Trennanlage, bestehend aus Hydrozyklonierung und Aufstromsortierung, zugepumpt. Unter dem Begriff "Hydrozyklonierung" wird die Fest-Flüssig-Trennung in einem oder mehreren Hydrozyklonen verstanden.

In der ersten Trennstufe der Hydrozyklonierung werden die Feinpartikel < 63 µm mit den anhaftenden Schadstoffen weitgehend vom Sand getrennt. Der Sand mit Restanteilen von Feinpartikeln wird anschließend der zweiten Trennstufe der Aufstromsortierung zugeführt. Dort werden die restlichen Feinstpartikel durch Zugabe von Aufstromwasser ausgeschlemmt und zusammen mit den Feinstpartikeln aus der Hydrozyklonierung zur Eindickung weitergeleitet.

Der aus der Sortierung aus getragene Reinsand wird mit Hilfe eines Entwässerungssiebes auf etwa 85% Trockenanteil entwässert und aus der Anlage zur weiteren Verwendung als Baumaterial über Förderbänder ausgetragen. Die feine Schlicksuspension wird eingedickt und in eine Entwässerungsanlage gepumpt. Das Prozeßwasser wird wiederverwendet.

Der gereinigte, abgetrennte Sand kann als Baustoff verwendet werden. Der Gewichtsanteil der schadstoffhaltigen Fraktion beträgt dabei etwa 50 Gew.-% bezogen auf Trockensubstanz. Nach zweistufiger Entwässerung auf etwa 55 bis 58% Feststoffanteil wird der Schlick auf einer geordneten Hügeldeponie abgelagert.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein umweltfreundliches und wirtschaftliches Verfahren zur Aufbereitung von wäßrigen Suspensionen insbesondere aus Häfen, Seen und Flüssen mit einer geringen Schadstofffraktion und einer großen gereinigten Fraktion, die besonders schadstoffarm ist, bereitzustellen.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß

a) eine Suspension mit Feststoffen mit einer Korngröße von < 10 mm abgetrennt wird,
b) eine Suspension mit Feststoffen mit einer Korngröße < 10 mm in eine Fraktion mit einer Korngröße von < 60 bis 70 µm und in eine Fraktion mit einer Korngröße von < 60 bis 70 µm getrennt wird,
c) die Fraktion mit einer Korngröße < 60 bis 70 µm nachgereinigt und als gereinigtes Produkt abgeführt wird,
d) die Fraktion gemäß Verfahrensstufe (b) mit einer Korngröße < 60 bis 70 µm und die Suspension mit einer Korngröße < 60 bis 70 µm aus der Nachreinigung gemäß Verfahrensstufe (c) vereinigt werden,
e) die Suspension gemäß Verfahrensstufe (d) in eine Fraktion mit Feststoffen mit einer Korngröße < 10 bis 25 µm und in eine Fraktion mit Feststoffen mit einer Korngröße < 10 bis 25 µm klassiert wird,
f) die Suspension gemäß Verfahrensstufe (e) mit Feststoffen mit einer Korngröße von < 10 bis 25 µm abgeführt wird,
g) die Suspension gemäß Verfahrensstufe (e) mit Feststoffen mit einer Korngröße < 10 bis 25 µm einer Flotation unterzogen wird, wobei der Unterlauf der Flotation als gereinigtes Produkt abgeführt wird und der Überlauf der Flotation mit der Suspension gemäß Verfahrensstufe (f) vereinigt wird und die vereinigten Suspensionen entwässert und anschließend abgeführt werden.

In der Verfahrensstufe (a) erfolgt in einer ersten Stufe eine Abtrennung von Fremdstoffen, die größer sind als 80 mm, und in einer zweiten Stufe werden Fremdstoffe, die größer sind als 10 mm, durch ein Trommelsieb abgesiebt.

Das nach der Grobkornabscheidung anfallende Material mit einer Korngröße von < 10 mm wird gemäß Verfahrensstufe (b) erfindungsgemäß mittels einer Hydrozyklonierung in zwei Fraktionen getrennt. Im Überlauf der Hydrozyklonierung fallen etwa 40 Gew.-% des feinkörnigen Materials (Sediments) an. Der Unterlauf aus der Hydrozyklonierung wird gemäß Verfahrensstufe (c) erfindungsgemäß in einem Aufstromsortierer sortiert. Dabei werden die restlichen Feinstpartikel, die etwa 5 bis 10 Gew.-% des feinkörnigen Materials betragen, ausgeschwemmt. Die Suspensionen, die insgesamt etwa 50 Gew.-% des schadstoffhaltigen feinkörnigen Materials enthalten, werden zusammengegeben und gemäß Verfahrensstufe (e) in zwei Fraktionen vorzugsweise in Hydrozyklonen klassiert. Der Grobanteil aus dieser Zyklonstufe, der noch bestimmte Anteile an organischen Bestandteilen und anderen Schadstoffen enthält, wird durch eine Flotation gemäß Verfahrensstufe (g) so gereinigt, daß ein schadstoffarmes Sandprodukt anfällt, das den gesetzlichen Bestimmungen für die Verwendung als Baustoff entspricht. Das in der Flotation anfallende Schaumprodukt bildet zusammen mit dem Überlauf gemäß Verfahrensstufe (f) den restlichen anfallenden kontaminierten Schlick.

Der Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt darin, daß aus dem 50 Gew.-% betragenden anfallenden feinkörnigen Material nach der zweiten Klassierung gemäß Verfahrensstufe (e) und der Flotation gemäß Verfahrensstufe (g) 30 Gew.-% als schadstoffarmes Sandprodukt gewonnen werden können. Nach dem Verfahren der vorliegenden Erfindung fallen in vorteilhafter Weise nur 20 Gew.-% des schadstoffhaltigen feinkörnigen Materials als kontaminierter Schlick an, im Gegensatz zum herkömmlichen Verfahren, wo die Menge des kontaminierten Schlicks 50 Gew.-% des feinkörnigen Materials beträgt.

Eine Ausgestaltung der Erfindung ist, daß die Suspension gemäß Verfahrensstufe (e) in einer oder in zwei Stufen klassiert wird. Je nach Gehalt an Schadstoffen in dem feinkörnigen Material besteht erfindungsgemäß die Möglichkeit, die Klassierung ein- oder zweistufig durchzuführen.

Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung ist, daß die Suspension gemäß Verfahrensstufe (e) in eine Fraktion mit einer Korngröße < 10 bis 20 µm und in eine Fraktion mit einer Korngröße < 10 bis 20 µm klassiert wird. Bei der Klassierung in diesem Korngrößenbereich wird ein hoher Anteil an feinkörnigem Material mit geringem Schadstoffgehalt gewonnen.

Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung ist, daß in der Flotation gemäß Verfahrensstufe (g) als Sammler emulgierte pflanzliche Öle oder Fette und als Schäumer Pineöl verwendet werden. Mit diesen Substanzen werden besonders gute Ergebnisse bei der Flotation erreicht. Der besondere Vorteil dieser Schäumer ist die gute Umweltverträglichkeit.

Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung ist, daß die Suspension vor der Flotation gemäß Verfahrensstufe (g) einer Attrition unterzogen wird. Bei einer Attrition wird die Oberfläche der Körner der Feststoffe abgerieben, wodurch eine Vorreinigung des mit Schadstoffen belegten Materials erfolgt. Nach einer erfolgten Attrition werden besonders gute Ergebnisse bei der nachfolgenden Flotation im Hinblick auf die Schadstoffarmut des gereinigten Materials erreicht.

Die Erfindung wird anhand der Figur und eines Beispiels weiter erläutert.

Figur

Die Figur zeigt das erfindungsgemäße Verfahren. Über die Leitung (1) wird das Baggergut, aus dem zuvor Fremdstoffe, die größer als 80 mm sind, abgetrennt werden, auf ein Trommelsieb (2) gegeben. Dabei werden alle Teile, die größer als 10 mm sind, abgesiebt. Über die Leitung (3) wird das Grobkorn (< 10 mm) ausgetragen. Über die Leitungen (4) und (5) gelangt rezykliertes Wasser in das Trommelsieb (2). Über die Leitung (6) wird eine Suspension mit Feststoffen mit einer Korngröße < 10 mm in eine Hydrozyklonierung (7) geleitet. Aus dem Unterlauf der Hydrozyklone (7) gelangt über die Leitung (8) eine Suspension mit Feststoffen mit einer Korngröße von < 60 bis 70 µm in einen Aufstromsortierer (9). Im Aufstromsortierer (9) werden die restlichen Feinstpartikel durch Zugabe von Aufstromwasser ausgeschwemmt und über die Leitung (10a) abgeführt. Über die Leitung (10) wird gereinigter Sand aus dem Aufstromsortierer (9) in die Sandentwässerung (11) geleitet und von dort über die Leitung (12) abgeführt. Über die Leitung (13) gelangt rezykliertes Wasser in den Aufstromsortierer (9). Die Suspension mit den Feinstpartikeln, die aus dem Aufstromsortierer (9) über die Leitung (10a) abgeführt wird, wird mit der Suspension, die als Überlauf aus der Hydrozyklonierung (7) mit einer Korngröße von < 60 bis 70 µm über die Leitung (14) abgeführt wird, vereinigt. Die vereinigten Suspensionen werden über die Leitung (15) in den ersten Hydrozyklon (16) geleitet und dort klassiert. Der Überlauf aus dem Hydrozyklon (16) wird über die Leitung (17) in einen zweiten Zyklon (18) geleitet und klassiert. Die aus den Unterläufen der Zyklone (16) und (18) abgeführten Suspensionen werden vereinigt und über die Leitung (19) als Suspension mit Feststoffen mit einer Korngröße von < 10 bis 25 µm in die Flotation (20) geleitet. Der Unterlauf aus der Flotation (20) wird über die Leitung (21) abgeführt und mit der Suspension, die mit dem gereinigten Sand in der Leitung (10) geführt wird, vereinigt. Der Unterlauf der Flotation (20) wird somit über die Leitung (21) als gereinigtes Produkt abgeführt. Der Überlauf aus der Flotation, also das Schaumprodukt, wird über die Leitung (22) abgeführt und mit dem Überlauf aus der Hydrozyklonierung (16, 18), der über die Leitung (23) abgeführt wird, vereinigt. Die vereinigte Suspension wird über die Leitung (24) in einen Eindicker (25) geleitet, aus dem Eindicker über die Leitung (26) in die erste Entwässerung (27), die eine Siebbandpresse ist, und aus der ersten Entwässerungsstufe (27) über die Leitung (28) in die zweite Entwässerungsstufe (29), die eine Nachentwässerungspresse ist, geleitet. Aus der zweiten Entwässerungsstufe wird das entwässerte Produkt als Schlick über die Leitung (30) abgeführt. Aus dem Eindicker wird über die Leitung (31) Wasser in den Betriebswasservorrat (32) eingeleitet. Aus dem Betriebswasservorrat (32) wird Prozeßwasser über die Leitung (33) in das Verfahren über die Leitungen (34), (35), (36), (4) und (5) rezykliert. Über die Leitung (37) wird Prozeßwasser aus der Entwässerung (11) in den Eindicker (25) geleitet. Prozeßwasser aus der ersten und zweiten Entwässerungsstufe (27, 29) wird über die Leitung (38) in den Eindicker (25) geleitet. Überschußwasser wird aus dem Betriebswasservorrat (32) über die Leitung (39) einer Spülfeldablaufwasser-Reinigungsanlage zugeführt, die in der Figur nicht dargestellt ist.

Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist, daß im Gegensatz zum herkömmlichen Verfahren, wo 50 Gew.-% des eingesetzten schadstoffhaltigen Materials als schadstoffhaltiger Schlick anfällt, nach dem erfindungsgemäßen Verfahren nur weniger als 20 Gew.-% als schadstoffhaltiger Schlick anfällt.

Beispiel

200 g Rohschlick mit einer Korngröße <63 µm wurde in einen Hydrozyklon gegeben. Der Unterlauf des Hydrozyklons mit einer Korngröße von <12 µm und <63 µm wurde erhalten und in eine 2-Liter-Rührwerkszelle gegeben. Die Zusammensetzung von Rohschlick, Hydrozyklon-Unterlauf und dem durch die Flotation gereinigten Produkt geht aus der nachfolgenden Tabelle hervor.

Die Flotation wurde in an sich bekannter Weise durchgeführt. Zunächst wurden entsprechend einer Menge von 2 kg/t Rapsölemulsion als Sammler in die Trübe gegeben. Danach wurden entsprechend einer Menge von 0,2 kg/t Pineöl als Schäumer in die Trübe gegeben. Das als Unterlauf aus der Flotation erhaltene gereinigte Produkt wurde entwässert und wies 126 g entwässerten Produkts auf. In der nachstehenden Tabelle sind die Fraktionen und die Anteile dieser Fraktionen in Gewichtsprozenten aufgeführt.

Claims

1. Verfahren zur Aufbereitung von wäßrigen Suspensionen insbesondere aus Häfen, Seen und Flüssen, wobei

a) eine Suspension mit Feststoffen mit einer Korngröße von <10 mm abgetrennt wird,
b) eine Suspension mit Feststoffen mit einer Korngröße <10 mm in eine Fraktion mit einer Korngröße von <60 bis 70 µm und in eine Fraktion mit einer Korngröße von <60 bis 70 µm getrennt wird,
c) die Fraktion mit einer Korngröße <60 bis 70 µm nachgereinigt und als gereinigtes Produkt abgeführt wird,
d) die Fraktion gemäß Verfahrensstufe (b) mit einer Korngröße <60 bis 70 µm und die Suspension mit einer Korngröße <60 bis 70 µm aus der Nachreinigung gemäß Verfahrensstufe (c) vereinigt werden,
e) die Suspension gemäß Verfahrensstufe (d) in eine Fraktion mit Feststoffen mit einer Korngröße <10 bis 25 µm und in eine Fraktion mit Feststoffen mit einer Korngröße <10 bis 25 µm klassiert wird,
f) die Suspension gemäß Verfahrensstufe (e) mit Feststoffen mit einer Korngröße von <10 bis 25 µm abgeführt wird,
g) die Suspension gemäß Verfahrensstufe (e) mit Feststoffen mit einer Korngröße <10 bis 25 µm einer Flotation unterzogen wird, wobei der Unterlauf der Flotation als gereinigtes Produkt abgeführt wird und der Überlauf der Flotation mit der Suspension gemäß Verfahrensstufe (f) vereinigt wird und die vereinigten Suspensionen entwässert und anschließend abgeführt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Suspension gemäß Verfahrensstufe (e) in einer oder in zwei Stufen klassiert wird.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2, wobei die Suspension gemäß Verfahrensstufe (e) in eine Fraktion mit einer Korngröße <10 bis 20 µm und in eine Fraktion mit einer Korngröße <10 bis 20 µm klassiert wird.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, wobei in der Flotation gemäß Verfahrensstufe (g) als Sammler emulgierte pflanzliche Öle oder Fette und als Schäumer Pineöl verwendet werden.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, wobei die Suspension vor der Flotation gemäß Verfahrensstufe (g) einer Attrition unterzogen wird.