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Die
Erfindung bezieht sich auf einen Saugbagger, wie dies in dem beschreibenden
Teil des Anspruchs 1 definiert ist.
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Ein
derartiger Saugbagger ist in GB-A-2 047 669 offenbart.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Der
Container kann eine wannenförmige
Basis aufweisen, der mit einer Reihe von Auslassrohren versehen
ist.
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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.
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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.
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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.
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Die
Erfindung wird nun im Detail unter Bezugnahme auf ein verdeutlichendes,
in den Figuren dargestelltes Ausführungsbeispiel erläutert.
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1 zeigt
eine Ansicht des Behälters
eines erfindungsgemäßen Saugbaggers;
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2 zeigt
einen Querschnitt durch den Behälter
gemäß 1;
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3 bis 5 zeigen
unterschiedliche Phasen beim Entsalzen einer Sandmenge in dem Behälter gemäß 1 und 2.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Es
ist auch möglich,
anschließend
das Frischwasser zu extrahieren und es in einem separaten Tank zur
Wiederverwendung zu lagern.