DE60114172T2 - Verfahren und anlage zur sandentsalzung und eine solche anlage enthaltender saugbagger - Google Patents

Verfahren und anlage zur sandentsalzung und eine solche anlage enthaltender saugbagger Download PDF

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Jan Vlak
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D11/00Solvent extraction
    • B01D11/02Solvent extraction of solids
    • B01D11/0215Solid material in other stationary receptacles
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B03SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03BSEPARATING SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS
    • B03B5/00Washing granular, powdered or lumpy materials; Wet separating

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf einen Saugbagger, wie dies in dem beschreibenden Teil des Anspruchs 1 definiert ist.
  • Ein derartiger Saugbagger ist in GB-A-2 047 669 offenbart.
  • Die Entsalzung von Sand ist eine erste Vorbedingung, damit Meersand an Land verwendet werden kann. Die notwendige Bedingung ist, dass der Sand einen Salzgehalt aufweisen muss, der geringer als 200 mg/kg Feststoff ist.
  • Trotz der mit der Entsalzung von Sand verbundenen Probleme kann es aus verschiedenen Gründen attraktiv sein, Meersand zu entnehmen. Ein bekannter wichtiger Grund ist der Mangel an wirtschaftlich entnehmbarem Sand auf dem Festland selbst. Besonders im Falle von gewissen Großprojekten, beispielsweise die Konstruktion von Infrastruktur oder die Konstruktion von Wohn- oder Industriegebieten, ist der Bedarf an Sand hoch.
  • Das Problem, Meersand auf dem Festland zu verwenden, ist, dass das Salzwasser in den Poren zwischen den Sandkörnern schwer zu entfernen ist. Als Folge von Adhäsion verbleibt eine zu große Menge an Salzwasser in der Sandmenge, auch nachdem eine Entwässerung über eine gewisse Zeit stattgefunden hat.
  • Bei einem bekannten Verfahren zur Entsalzung wird zuerst das Salz enthaltende Wasser aus dem entnommenen Sandgemisch durch Saugen entfernt und dann Frischwasser von unten zugeführt, um das Salzwasser, welches noch an den Salzkörnern haftet, aufzufrischen. Dieser Prozess erfordert große Mengen an Frischwasser, weil das Auffrischen dieses Haftwassers mit Schwierigkeiten begleitet ist. Es findet keine Entsalzung an Stellen statt, an denen es Lufteinschlüsse gibt. Darüber hinaus verhindern Lufteinschlüsse nachhaltig die Wasserströmung.
  • GB 1 229 059 offenbart ein Verfahren zur Entsalzung von Sand, bei dem nasser Meersand in einen Container (beispielsweise einen Behälter) geladen wird. Dies bedeutet, dass üblicherweise das Wasser in diesem Sand so weit wie möglich während des Ladens über einen Überlauf oder andere Entladungsmittel abfließt. Der nasse Sand enthält haftendes Salzwasser und Luft. Der Salzinhalt des Haftwassers wird abhängig von der Verdunstungszeit größer. Salzwasser mit einem ansteigenden Salzgehalt löst sich mit zunehmend größerer Schwierigkeit in Frischwasser oder Wasser, welches weniger Salz enthält. Um demnach die Mischung zu behandeln, wird das restliche Salzwasser extrahiert, während gleichzeitig Frischwasser auf die Sandmischung aufgesprüht wird. Aufgrund der Luft in den Poren zwischen den Sandkörnern fließt das Frischwasser mit großer Schwierigkeit über das haftende Salzwasser durch die Poren, während des Vorgangs kann Luft eingeschleppt werden und das haftende Salzwasser löst sich kaum. Die normalerweise geforderten niedrigen Salzgehalte können mit diesem Verfahren nicht erreicht werden.
  • In Zusammenhang mit der Versalzung von Landwirtschafts- oder Gartenbaugebieten entlang von Flüssen und die Verwendung von Flusswasser als Trinkwasser, haben Wasserbehörden kürzlich den maximalen Salzgehalt von in den Fluss eingeleitetem Wasser auf einen sehr niedrigen Wert gesetzt. Die Einleitung von Salz- oder Brackwasser in den Fluss ist üblicherweise daher verboten, woraus sich ergibt, dass dieses Wasser in das Meer oder in das Tiedegebiet des Flusses eingeleitet werden muss. Entsalzung von Meersand mit Frischwasser ist folglich ein teures Verfahren geworden.
  • Das Ziel der Erfindung ist es, einen Saugbagger bereitzustellen, mit dem Meersand auf eine wirtschaftlich vertretbare Weise entsalzt werden kann. Dieses Ziel wird dadurch erreicht, dass die Mittel, um ein Vakuum in jeder Auslassleitung zu erzeugen, einen Drucktank und eine Auslasspumpe, die mit einer Auslassleitung verbunden ist, umfassen sowie einen Vakuumtank, der mit dem Drucktank verbunden ist, um ein Vakuum darin zu erzeugen, wobei der Drucktank in dem Behälter ist.
  • Das salzige Porenwasser kann durch frisches Porenwasser ersetzt werden, ohne dass die Haftkräfte (hauptsächlich elektrostatische physikalische Bindungen zwischen Sandkorn und Wassermolekülen) zwischen Wasser und Sandkörnern eine Rolle spielen. Es findet ein vollständiger Austausch des Salzwassers durch das Frischwasser statt, wobei kein Strukturwechsel der Kornstruktur stattfindet und Entsalzung ohne großen Aufwand schrittweise erfolgen kann.
  • Es zeigt sich, dass der Übergang zwischen Frischwasser und Salzwasser sehr scharf ist. Dieser Übergang bleibt auch dann scharf, wenn dieses Niveau in der Sandmenge absinkt.
  • Aufgrund der laminaren Natur der Wasserströmung findet nahezu kein Austausch von gelösten Substanzen zwischen Frischwasser und Salzwasser statt. Dadurch ist nur eine relativ oberflächliche Schicht von Frischwasser erforderlich, beispielsweise ist eine Quantität von 500 Kubikmetern Frischwasser für einen Container mit einer Kapazität von 8000 Kubikmetern ausreichend. Somit ist die Quantität an Frischwasser niedrig. Beispielsweise stellt für Saugbagger dies eine gute wirtschaftliche Option dar, um so eine geringe Quantität an Frischwasser zu der Entnahmestelle des Sandes zu bringen, worauf hin der entnommene Sand während des Weges zu dem Auslassort ohne zusätzliche Transportzeiten und mit geringem Verlust an Ladekapazität entsalzt werden kann.
  • Es ist möglich, das Extrahieren von salzigem Porenwasser fortzuführen und frisches Porenwasser eindringen zu lassen, derart dass die Poren zumindest in dem oberen Abschnitt der Sandmenge mit Luft gefüllt werden.
  • Durch Salzmesser in oder in der Nähe der Saugeinrichtung, die den Salzgehalt des zu extrahierenden oder des extrahierten Wassers messen, ist es möglich, den Hauptanteil des Frischwassers zurück in einen Frischwassertank zu leiten, wodurch es wiederverwendet werden kann.
  • Vorzugsweise wird das aus Sand und Salzwasser bestehende Gemisch sowie die Schicht aus Frischwasser in einen Behälter angeordnet, welcher perforierte Auslassrohre in unterschiedlichen Höhen aufweist, wobei ein Vakuum in den Auslassrohren angelegt wird und das Auslassen von Wasser aus einem Auslassrohr gestoppt wird, sobald das Niveau des salzigen Porenwassers unter die Höhe dieses Auslassrohres gefallen ist.
  • Der Container kann eine wannenförmige Basis aufweisen, der mit einer Reihe von Auslassrohren versehen ist.
  • In Abhängigkeit von dem Niveau der Grenzschicht zwischen salzigem Porenwasser und frischem Porenwasser werden ein oder mehrere Auslassrohre in Folge abgeschaltet. Die Extraktion findet dann nur durch diejenigen Auslassrohre statt, welche sich unterhalb dieser Grenzschicht befinden.
  • Die Anwesenheit von frischem oder salzigem Porenwasser kann dadurch bestimmt werden, dass Salzmesser an oder in der Nähe von Auslassrohren bereitstehen, wobei die Messer den Salzgehalt des Wassers bestimmen.
  • Die Auslasspumpe und das erforderliche Verschlussventil werden in dem Drucktank derart untergebracht, dass sie geschützt sind, wodurch die betreffende Vorrichtung für einen Einsatz in einem Saugbagger geeignet ist.
  • Die Erfindung wird nun im Detail unter Bezugnahme auf ein verdeutlichendes, in den Figuren dargestelltes Ausführungsbeispiel erläutert.
  • 1 zeigt eine Ansicht des Behälters eines erfindungsgemäßen Saugbaggers;
  • 2 zeigt einen Querschnitt durch den Behälter gemäß 1;
  • 3 bis 5 zeigen unterschiedliche Phasen beim Entsalzen einer Sandmenge in dem Behälter gemäß 1 und 2.
  • Der in 1 dargestellte Behälter 1 eines Saugbaggers (nicht detaillierter dargestellt) weist eine wannenförmige Basis 2 auf, an der eine Anzahl von erfindungsgemäßen Auslassrohren 3 eingepasst worden ist. Diese Auslassrohre 3 weisen einen geringen Abstand zu der Basis auf und sind aufgrund der wannenförmigen Gestalt der letzteren in unterschiedlichen Höhen.
  • Die Auslassrohre 3 sind je mit einem Drucktank 4 verbunden, welcher einerseits mit einem Vakuumtank 5 verbunden ist, um ein Vakuum in dem Drucktank 4 aufrechtzuerhalten und andererseits mit einer Auslasspumpe 6 verbunden, um das über die perforierten Auslassrohre 3 extrahierte Salzwasser auszuleiten.
  • Beim Durchführen der erfindungsgemäßen Entsalzungsmethode eines Gemisches aus Sand und Salzwasser wird das Vorgehen in den 3 bis 5 dargestellt. Der Behälter wird zuerst mit einem Gemisch 7 aus Sand gefüllt, bei dem die Poren vollständig mit salzigem Porenwasser gefüllt sind. Das Niveau des salzigen Porenwassers wird durch 8 angezeigt. Es gibt keine weitere Salzwasserschicht oberhalb des Gemisches. Um Lufteinschlüsse zu vermeiden, muss der Sand mit Salzwasser bis zur Oberfläche gesättigt sein.
  • Erfindungsgemäß wird nun eine Schicht Frischwasser 9 auf die Oberfläche des Gemisches aus Sand und Salzwasser 7 eingeleitet. Das Wasser wird dann durch die Auslassrohre 3 durch Erzeugen eines Vakuums entfernt, wodurch Salzwasser aus dem Gemisch extrahiert wird und das Niveau 8 sinkt. Das Wasser wird in gesteuerter Weise entfernt, wobei die maximale Strömungsrate des Wassers durch die Poren berücksichtigt wird.
  • Da jedoch eine Quantität an Frischwasser 9 oberhalb des Gemisches vorhanden ist, ersetzt dieses Frischwasser das salzige Porenwasser, sobald das Niveau 8 sinkt. Wie in 4 dargestellt, bildet sich in dem oberen Teil des Behälters ein Gemisch aus Sand und frischem Porenwasser 10, sobald dieses Niveau sinkt. Sand, welcher salziges Porenwasser 7 enthält, ist noch unterhalb des Niveaus 8 vorhanden.
  • Sobald das Niveau 8 auf die Höhe des Höchsten der Auslassrohre 3 gesunken ist, werden die Auslassrohre 3 abgeschaltet. Das Vorhandensein von salzigem oder frischem Porenwasser kann durch Salzmesser bestimmt werden, welche den Salzgehalt bestimmen und bereits bekannt sind und nicht in weiteren Details dargestellt werden.
  • Das Extrahieren des salzigen Porenwassers wird über diejenigen Auslassrohre 3 fortgesetzt, welche noch unterhalb des Niveaus 8 liegen, wobei die in 5 dargestellte Situation letztendlich erreicht wird. Das Niveau 8 wird so weit wie möglich beim Start des Extraktionsprozesses horizontal gehalten.
  • Vorzugsweise wird das Wasser derart entfernt, dass wenn das Niveau 8 in seiner niedrigsten Position ist, dieses so weit wie möglich von den einzelnen Auslassrohren 3 äquidistant ist. Zwischenzeitlich hat sich eine Sandschicht 11, in der die Poren Luft und eine geringe Menge an haftendem Frischwasser enthalten, oberhalb des Sandes gebildet, welcher frisches Porenwasser 10 enthält.
  • Der Sand 11, welcher mit Luft gefüllte Poren aufweist, und der Sand 10, in dem die Poren mit Frischwasser gefüllt sind, kann für Anwendung auf dem Festland verwendet werden.
  • Es ist auch möglich, anschließend das Frischwasser zu extrahieren und es in einem separaten Tank zur Wiederverwendung zu lagern.

Claims (3)

  1. Saugbagger, umfassend eine Anlage zur Entsalzung eines Gemisches (7), welches aus Sand und Salzwasser oder aus Sand und Brackwasser besteht, wobei der Saugbagger des Weiteren umfasst: – einen Behälter (1) mit mindestens einem perforierten Auslassrohr (3), welches nahe an dessen Basis (2) angeordnet ist, – Mittel (46), um Wasser durch Erzeugen eines Vakuums in jedem Auslassrohr (3) auszuleiten, wobei die Mittel eine Auslasspumpe (6) umfassen, um Wasser aus jedem der Auslassrohre (3) auszuleiten, und – Mittel, um eine Schicht von Frischwasser (9) auf das Gemisch (7) zu leiten, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (46) zum Erzeugen eines Vakuums in jedem Auslassrohr (3) weiter einen Drucktank (4) umfassen, welcher mit einem Auslassrohr (3) verbunden ist, sowie einem Vakuumtank (5), der mit dem Drucktank (4) derart verbunden ist, um ein Vakuum darin zu erzeugen, wobei der Drucktank in dem Behälter angeordnet ist.
  2. Saugbagger nach Anspruch 1, wobei der Behälter (1) eine wannenförmige, sich verjüngende Basis (2) mit Auslassrohren (3) in unterschiedlichen Höhen aufweist.
  3. Saugbagger nach Anspruch 1 oder 2, wobei mindestens eines der Auslassrohre (3) mit einem Salzmesser versehen ist.
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NL1014973 2000-04-18
PCT/NL2001/000307 WO2001078900A1 (en) 2000-04-18 2001-04-18 Method and installation for desalinating sand and suction hopper comprising such an installation

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