DE602005000788T2

DE602005000788T2 - Grundbehandlungsverfahren mittels mindestens eines Systems aus monopolaren koaxialen Elektroden und Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE602005000788T2
Application number: DE602005000788T
Authority: DE
Inventors: Pascal Baticle; Thierry Sallandier
Original assignee: Electricite de France SA
Current assignee: Electricite de France SA
Priority date: 2004-04-09
Filing date: 2005-03-15
Publication date: 2008-01-10
Anticipated expiration: 2025-03-16
Also published as: FR2868793B1; ES2286769T3; DE602005000788D1; EP1584751B1; FR2868793A1; EP1584751A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Bodenbehandlungsverfahren, das den Gebrauch mindestens eines Systems einpoliger koaxialer Elektroden aufweist, die mindestens teilweise in den Boden eingetrieben sind. Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung, die insbesondere zum Umsetzen eines solchen Verfahrens bestimmt ist. Die Erfindung betrifft schließlich den Einsatz eines solchen Verfahrens oder einer solchen Vorrichtung zum Entwässern und/oder Reinigen von Steinbruchschlamm und/oder Bergbauprodukten und/oder Bergbauunterprodukten.
Das Schlammteichverfahren von Steinbruchschlamm ist eine geläufige Praxis. Man findet sie auch im Bergbaubereich, entweder für Kohleförderreste oder Bergbauschlamm diverser Metalle. Sand, Kies, Mineralstoffe oder andere Stoffe, die aus dem Boden extrahiert werden, müssen nämlich mit viel Wasser bei oder nach ihrem Extrahieren gewaschen werden. Im Endeffekt bleiben Teiche übrig. Diese Teiche sind Räume, die ein Flüssigkeits-Feststoffgemisch enthalten, das heißt Schlamm, im Allgemeinen mit einem Hauptanteil an Flüssigkeit, der meistens mindestens zum Teil obenauf schwimmt. Diese Teiche sind hinsichtlich der Umwelt und der Sicherheit problematisch (mehr oder minder beweglicher Boden). Die natürliche Verfestigung dieser Teiche ist umso länger als das regionale Klima feucht ist. In der Normandie, in Frankreich, dauert es zum Beispiel mehr als zehn Jahre, bis Erdbaumaschinen auf der Oberfläche von Steinbruchteichen manövrieren können.
Das Konzept des Entwässerns dieser Teiche durch Elektroosmose ist bekannt. In der Veröffentlichung „Stabilization Consolidation Treatments for Soft Clay Soil”, Fernando Veniale, Bul. Stiint. Al Institutelui de Constructii Bucurestii, T.30, Nr. 1, 1984, S. 59-67, ist das Anwenden der Elektroosmose an die Konsolidierungsbehandlung von Steinbruchlehm mit Hilfe von Elektroden auf Aluminiumbasis beschrieben. Einpolige Elektroden werden dabei abwechselnd regelmäßig in das behandelte Gelände eingetrieben, um den Steinbruch zu entwässern. Jede Elektrode hat eine einzige Polung. Die zwei Polungen sind innerhalb des so gebildeten Systems vertreten und abwechselnd.
Aus dem Dokument WO-A-0102626 ist ferner ein Bodenbehandlungsverfahren bekannt, das das Eintreiben einpoliger koaxialer Elektroden in den Boden aufweist, die einen Schaft mit erster Polung und eine Hohlröhre koaxial zum Schaft und mit zweiter Polung aufweisen.
Derartige Verfahren, die beim früheren Stand der Technik beschrieben sind, werfen zahlreiche technische Probleme auf, wie zum Beispiel den Kontaktverlust zwischen den an der Oberfläche angeordneten Elektroden und dem Schlamm während der Behandlung, was zu übermäßigem Energieverbrauch führt, oder das Rissbilden im Schlamm, bevor er ausreichend entwässert ist. Insbesondere werfen die so geschaffenen Risse Probleme mit Wasserteilen auf, die wieder in den Boden hinunter sinken, während sie von der Behandlung mehr oder minder hoch geholt wurden, sowie Isolationsprobleme (wobei das elektrische Feld nicht mehr funktioniert), weil sich diese Risse parallel zu Elektrodenreihen erstrecken und zwischen die Reihen von Elektroden mit Vorzeichen oder Polung, die entgegen gesetzt oder gegenteilig sind, einfügen.
Ein weiteres Problem, das man antrifft, ist die Krustenbildung auf den Teichen (das heißt das Entwässern, ja sogar Austrocknen der Oberfläche, während der Boden durch die Behandlung nur wenig erreicht wird).
Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung erlauben es, die Probleme des früheren Stands der Technik zu lösen, indem sie es durch den Gebrauch mindestens eines Systems einpoliger koaxialer Elektroden, vorzugsweise einer Vielzahl von Systemen einpoliger koaxialer Elektroden erlauben, das Innere eines Bodens, (zum Beispiel ein Steinbruchteich) zu behandeln, durch den Einsatz des oder der Elektrodensysteme, die senkrecht in dem Boden eingesetzt sind, im Allgemeinen ausgehend von der Oberfläche im Wesentlichen zu entwässern und/oder zu reinigen. Das erfindungsgemäße Reinigen weist die eventuelle Aufbereitung von Schadstoffen auf, im Wesentlichen ionische und/oder ionisierbare, organische und/oder mineralische Arten. Das erfindungsgemäße Entwässern ist im Allgemeinen mit einem Pumpsystem generell auf der Oberfläche des Steinbruchs verbunden, was es erlaubt, daraus das Wasser zu entziehen.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist daher ein Bodenbehandlungsverfahren, das die folgenden aufeinander folgenden Schritte aufweist:

a) mindestens ein im Wesentlichen senkrechtes mindestens teilweises Eintreiben in den Boden mindestens eines Systems einpoliger koaxialer, im Wesentlichen geradliniger Elektroden, wobei das Elektrodensystem mindestens einen Schaft aufweist, der mindestens eine Zone mit einer ersten Polung und mindestens eine isolierende Zone und mindestens eine Hohlröhre aufweist, die den Schaft mindestens teilweise umgibt und mindestens teilweise eine Zone mit einer zweiten Polung bildet, die mindestens teilweise um den Schaft gleiten kann, wobei die Zone mit der zweiten Polung so angeordnet ist, dass sie mindestens eine Zone mit der ersten Polung des Elektrodensystems abdeckt,
b) ein Anlegen eines elektrischen Felds an das Elektrodensystem.

Typisch verläuft der Schritt a) allgemein so, dass das Platzieren der Zone mit der zweiten Polung derart erfolgt, dass die Zone mit der zweiten Polung mindestens teilweise auch eine isolierende Zone abdeckt, die sich im Allgemeinen mindestens zum Teil zwischen der Zone mit der ersten Polung und der Zone mit der zweiten Polung befindet.
Vorzugsweise weist der Schaft einen Wechsel von Zonen mit erster Polung und isolierenden Zonen auf. Erfindungsgemäß bedeutet „ein Wechsel von Zonen mit erster Polung und isolierenden Zonen" mindestens zwei Abfolgen einer Zone mit erster Polung und einer isolierenden Zone, wobei eine Abfolge aus einer Zone mit erster Polung gefolgt von einer isolierenden Zone gebildet wird, wobei die Zone mit der ersten Polung allgemein jeweils neben einer oder zwei isolierenden Zonen liegt, wobei die isolierenden Zonen im Allgemeinen jeweils neben einer oder zwei Zonen mit erster Polung liegen.
Im Schritt a) weist das Elektrodensystem nach dem Eintreiben in den Boden vorzugsweise ein oberes Ende außerhalb des Bodens auf, das heißt über der Bodenfläche, wie unten erläutert wird, mindestens eine Zone mit zweiter Polung in dem Boden und ein unteres Ende, das mindestens eine Zone mit der ersten Polung in dem Boden aufweist. In Schritt b) zirkuliert daher der Strom und es existiert ein Spannungsunterschied zwischen der Zone mit erster Polung, die von der Zone mit zweiter Polung abgedeckt wird, und der Zone mit zweiter Polung, generell von der Zone mit zweiter Polung mindestens zum Teil durch mindestens eine isolierende Zone getrennt.
Unter „Boden" versteht man erfindungsgemäß jede Fläche, auf der man gehen könnte, die im Wesentlichen einen mehr oder minder wasserhaltigen Stoff aufweist, dessen Bestandteile im Wesentlichen geologischen und/oder pädologischen Ursprungs sind, ob sie nun naturgemäß an Ort und Stelle sind und/oder im Anschluss an mindestens einen menschlichen Eingriff. Der Schlamm mit im Wesentlichen mineralischem Ursprung, darunter Steinbruchschlamm, ist in dieser Definition inbegriffen, auch wenn man darauf gefahrlos gehen kann (mehr oder minder beweglicher Boden).
Unter „Schlamm" versteht man erfindungsgemäß ein Feststoff-Flüssigkeitsgemisch mit im Allgemeinen mehr Flüssigkeit als Feststoff. Typisch ist die Flüssigkeit im Fall von Steinbruchschlamm Wasser, und der Feststoff ist ein Ton oder irgendein anderer fein geteilter Stoff. Hinsichtlich der Größenordnung kann man angeben, dass Schlamm eine Feststoffmenge von mindestens 50 g/l in der Flüssigkeit enthält. Beispielhaft kann ein Steinbruchschlamm etwa 800 g/l Ton im Wasser enthalten, das heißt 50 bis 60 % an Trockengewicht, und das bei einer Dichte von etwa 1,8.
Unter „einpoliges koaxiales Elektrodensystem" versteht man erfindungsgemäß ein Elektrodensystem, das mindestens eine Zone mit erster Polung, zum Beispiel anodisch aufweist, und mindestens eine Zone mit zweiter Polung, die entgegen gesetzt ist, zum Beispiel kathodisch, das heißt, die generell mindestens eine Anode und mindestens eine Kathode aufweist. Anders als beim früheren Stand der Technik, weist dieses System in sich die zwei Polungen auf und nicht nur eine einzige Polung. Dieses Elektrodensystem wird durch Einwirken eines elektrischen Felds gepolt, zum Beispiel durch das Schließen einer Schaltung, die mindestens einen Generator an den Klemmen von Zonen mit entgegen gesetzter Polung aufweist. Es funktioniert daher meistens mit konstanter Spannung. Unter „Elektrode" versteht man erfindungsgemäß eine Kathode oder Anode. Erfindungsgemäß ist eine Zone mit erster Polung generell entweder kathodisch oder anodisch, und eine Zone mit zweiter Polung hat entgegengesetzte Polung zu der der Zone mit erster Polung, und ist entweder anodisch oder kathodisch.
Der Schritt b) des Aktivierens erlaubt die Behandlung, im Wesentlichen durch Elektroosmose und/oder Elektromigration von Wasser und ionisierten Arten, die in dem Boden in der Nähe des Elektrodensystems vorhanden sind, das heißt in einer Einflusszone um das System. Danach können erfindungsgemäß und dank der geschickten und angepassten Auswahl der Zonen mit umgekehrter Polung das Wasser und die ionisierten Arten, das heißt die, die von ionischen und/oder ionisierbaren Arten stammen, in die Zone mit zweiter Polung übergehen.
Eine solche Einflusszone ist zwingend in ihrer Größe beschränkt und hängt von zahlreichen Parametern ab, wie zum Beispiel von der Beschaffenheit des Bodens, seinem Gehalt an Wasser und/oder seiner Verschmutzung, der Geometrie, Beschaffenheit und Anzahl der Elektrodensysteme usw. Eine solche Einflusszone ist dem Fachmann in jedem der Sonderfälle, die er bearbeitet, bekannt, mindestens nach einigen Tests am Boden, der eine erfindungsgemäße Behandlung erfährt. Sie kann im Voraus nicht mit Präzision definiert werden, auch wenn der Fachmann, der eine solche Behandlung ausführt, gewöhnlich ihre Größenordnung kennt.
Vorteilhaft erlaubt die koaxiale Form der Elektrodensysteme, dass die eventuellen Risse, die beim erfindungsgemäßen Behandlungsverfahren erzeugt werden können, radial so auftreten, dass sie das Durchgehen des elektrischen Felds nicht stören.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist das erfindungsgemäße Verfahren ferner mindestens eine Abfolge der folgenden aufeinander folgenden Schritte auf:

c) ein Deaktivieren des Elektrodensystems durch mindestens teilweises Stoppen des elektrischen Felds,
d) ein teilweises Wiederansteigen der Zone mit der zweiten Polung, das es erlaubt, mindestens eine neue Zone mit erster Polung und/oder mindestens eine isolierende Zone abzudecken, und
e) eventuell ein Wiederanlegen eines elektrischen Felds an das Elektrodensystem.

Typisch ist der Schritt d) so, dass es der teilweise Wiederanstieg der Zone mit zweiter Polung erlaubt, eine neue Zone mit erster Polung mindestens teilweise und mindestens teilweise eine neue isolierende Zone, das heißt eine Abfolge von Zonen mit ersten Polung und isolierender Zone abzudecken. Die neue isolierende Zone befindet sich generell mindestens zum Teil zwischen der neuen Zone mit erster Polung und der Zone mit zweiter Polung.
Bei einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens weist das Verfahren das Demontieren jeder überflüssigen Zone mit zweiter Polung auf. Bei dem Durchführen des Schritts d) ist zum Beispiel eine Zone mit zweiter Polung, die nicht mehr von Nutzen ist, zur Oberfläche aufgestiegen und ist daher überflüssig. Man kann vorsehen, dass diese Zone mit zweiter Polung komplett oder teilweise demontierbar ist. Das erfindungsgemäße Verfahren kann daher die Demontage der überflüssigen Zone mit zweiter Polung aufweisen.
Vorteilhafterweise weist das erfindungsgemäße Verfahren bei einem Entwässerungseinsatz mindestens teilweise vorzugsweise praktisch komplett ein Pumpen von Flüssigkeit, die im Allgemeinen Wasser aufweist, auf der Oberfläche des Bodens auf.
Die Hohlröhre, die mindestens teilweise die Zone mit zweiter Polung bildet, weist allgemein mindestens eine innere isolierende Zone auf, allgemein auf praktisch ihrer ganzen Länge.
Durch ein Verfahren, das den Einsatz eines oder mehrerer Systeme koaxialer Elektroden und physikalischer Elektroosmoseerscheinungen umsetzt, das heißt, das Inbewegungsetzen der Wassermoleküle, die in einer mehr oder minder festen Matrix enthalten sind, durch Einwirken eines ununterbrochenen elektrischen Felds, und/oder durch Elektromigration, das heißt Inbewegungsetzen ionisierter Arten (das heißt ionisierte und/oder ionisierbare Arten, die ionisiert werden) durch eben dieses elektrische Feld, erlaubt das erfindungsgemäße Verfahren das Entwässern, ja sogar Konsolidieren der Böden, insbesondere der Steinbruchschlammteiche. Wie unten erläutert wird, erfolgt das Konsolidieren der Böden vorteilhafterweise vom Boden des feuchten, ja sogar gefluteten Raums ausgehend, das heißt von dem Boden des Teichs zu der Oberfläche. Besonders vorteilhaft ist eine solche Konsolidierung unter Wasser möglich, das heißt, wenn die Oberfläche unter einer bestimmten Wasserstärke von zum Beispiel mindestens 1,5 Meter (inbegriffen) geflutet ist.
„Außerhalb des Bodens" bedeutet daher erfindungsgemäß in der Umgebungsluft und/oder im Wasser.
Die Erfindung erlaubt daher vorteilhafterweise im Vergleich zum Stand der Technik und dank des geschickten und kombinierten Einsatzes mindestens eines Elektrodensystems mit besonderer Geometrie und Umsetzen einer Bewegung einer Zone mit zweiter Polung zur Oberfläche, die mindestens eine Zone mit erster Polung abdeckt, ein allmähliches Entwässern ausgehend vom Boden des Teichs, ja sogar ein Konsolidieren, sogar unter dem Wasser.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist ein geringer Energieverbrauch, weil der Raum zwischen der Zone mit erster Polung und der Zone mit zweiter Polung im Allgemeinen minimal ist, das heißt relativ gering. Ein solcher Raum wird im Allgemeinen in Abhängigkeit von verschiedenen Parametern bemessen, wie zum Beispiel die Anzahl der Elektrodensysteme, die Geometrie jedes Elektrodensystems, die zu eliminierende A Priori-Wassermenge, die Verschmutzung mit ionischen oder ionisierbaren Arten, die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren behandelt werden können.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die relative Leichtigkeit des Anbringens des oder der Elektrodensysteme.
Bei einer besonderen erfindungsgemäßen Ausführungsform, wobei das Elektrodensystem im Wesentlichen aus zusammenfügbaren Teilen, Abschnitte genannt, besteht, erfolgt das Eintreiben des Elektrodensystems in den Boden durch einen allmählichen Prozess des Eintreibens und aufeinander folgenden Zusammenbauens der Abschnitte aneinander, wobei der Prozess mindestens einen Schritt des mindestens teilweisen Eintreibens mindestens eines Abschnitts aufweist, wobei eine Einheit von Abschnitten geschaffen wird, die mindestens zum Teil eingetrieben sind, gefolgt von mindestens einem Schritt des mindestens teilweisen Zusammenbauens mindestens eines weiteren Abschnitts mit der Einheit aus einem oder mehreren Abschnitten, die mindestens zum Teil eingetrieben ist, die bereits gebildet ist. Eine solche Ausführungsform erlaubt vorteilhafterweise das Erleichtern des Eintreibens des Elektrodensystems in den Boden. Vorzugsweise weist ein solches Zusammenbauen mindestens ein Schrauben auf.
Vorteilhaft erlaubt eine solche besondere Ausführungsform das relativ einfache Umsetzen des erfindungsgemäßen Verfahrens, denn es geht darum, senkrecht kurze Elektrodensystemabschnitte einzutreiben, ein oder mehrere kurze Abschnitte auf diese zu schrauben, wieder einzutreiben und zu wiederholen, bis der Boden des „Beckens" (Raum in dem der größte Teil des feuchten oder sogar gefluteten Bodens liegt) erreicht wird.
Die verwendeten Elektrodensysteme sind gepaart ähnlich oder nicht, sowohl hinsichtlich der Maße als auch der Geometrie und/oder der Polung.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist das erfindungsgemäße Verfahren so, dass man mehrere Elektrodensysteme verwendet, wobei die Elektrodensysteme vorzugsweise praktisch alle vorzugsweise alle identische Polungen haben (das heißt, dass die Zonen mit gleicher Polung das gleiche Vorzeichen haben), und man nimmt die verschiedenen Schritte vorzugsweise praktisch gleichzeitig für jedes der Elektrodensysteme vor. Daher erfolgt die Behandlung eines Bodens, zum Beispiel eines Teichs mit mehreren Hektar, einfach durch Einsetzen ebenso vieler Elektrodensysteme wie erforderlich. Die Anzahl der Elektrodensysteme variiert gemäß verschiedenen Parametern, wie zum Beispiel gemäß der Fläche des zu behandelnden Bodens. Wie oben erklärt, bestimmt die Geometrie der Elektrodensysteme mindestens zum Teil die Einflusszone der Elektrodensysteme. Vorzugsweise haben alle Elektrodensysteme praktisch identische Geometrie, es ist aber erfindungsgemäß auch möglich, dass sie mindestens teilweise im Wesentlichen unterschiedliche Geometrie haben, das heißt, dass mindestens zwei oder viel mehr als zwei von ihnen im Wesentlichen unterschiedliche Geometrie aufweisen.
In dem Fall des Gebrauchs für das Entwässern von Steinbrüchen sind die entwässerten ja sogar konsolidierten Teiche, die man so erhält, die ersten, die man effizient und während einer vernünftigen Dauer durch ein Verfahren mit Einsatz von einpoligen koaxialen Elektrodensystemen erhält, was einen beträchtlichen Fortschritt der Erfindung im Vergleich zum Stand der Technik darstellt.
Unter „Aktivieren" des erfindungsgemäßen Elektrodensystems versteht man ein Anlegen eines elektrischen Felds. Ein solches Anlegen eines elektrischen Felds erlaubt das Behandeln des Wassers, ja sogar ionischer und ionisierbarer Arten im Boden, wie oben erklärt wurde. Die auferlegte Spannung ist allgemein im Wesentlichen konstant und die Stärke variiert gemäß den Parametern, wie zum Beispiel der Beschaffenheit des Bodens usw.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Entwässern von Boden und/oder Reinigen des Bodens, das mindestens ein erfindungsgemäßes Bodenbehandlungsverfahren insbesondere für Steinbruch aufweist.
Die Erfindung betrifft auch eine Bodenbehandlungsvorrichtung, die mindestens ein System aus einpoligen, koaxialen, im Wesentlichen geradlinigen Elektroden aufweist, wobei das Elektrodensystem mindestens einen Schaft aufweist, der mindestens eine Zone mit erster Polung und mindestens eine isolierende Zone aufweist, und mindestens eine Hohlröhre, die den Schaft mindestens teilweise umgibt und mindestens teilweise eine Zone mit zweiter Polung bildet, die mindestens teilweise um den Schaft gleiten kann, wobei das Elektrodensystem einem elektrischen Feld ausgesetzt werden kann.
Das Elektrodensystem kann allgemein und vorzugsweise mindestens teilweise in den Boden eingetrieben werden, meistens so, dass es nach dem Eintreiben in den Boden ein oberes Ende außerhalb des Bodens und ein unteres Ende aufweist, das eine Zone mit erster Polung in dem Boden aufweist. Ein Mittel zum Eintreiben in den Boden ist zum Beispiel eine angespitzte und schräge Form des unteren Endes, das in den Boden einzutreiben ist.
Der Schaft weist vorzugsweise eine Abwechselung von Zonen mit erster Polung und isolierenden Zonen auf.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann die Zone mit zweiter Polung ferner mindestens teilweise nach oben gebracht werden, so dass mindestens eine neue Zone mit erster Polung abgedeckt wird, vorzugsweise ein neuer Wechsel von Zone mit erster Polung und isolierender Zone und, wenn möglich, so oft wie nötig.
Vorzugsweise kann die Zone mit zweiter Polung mindestens teilweise, vorzugsweise ganz demontiert werden.
Erfindungsgemäß weist die Vorrichtung auch mindestens ein Aktivierungsmittel des Elektrodensystems auf, das heißt mindestens ein Mittel zum Anlegen eines elektrischen Felds an das Elektrodensystem.
Vorzugsweise besteht das Elektrodensystem im Wesentlichen aus zusammenbaubaren Teilen, Abschnitte genannt, und bevorzugt weist ein solcher Zusammenbau mindestens ein Schrauben auf.
Die Zone mit erster Polung oder die Zone mit zweiter Polung, wenn sie kathodisch ist, besteht vorzugsweise im Wesentlichen aus nicht rostendem Stahl (oder InOx) oder aus einem (dem) nicht nicht rostendem Stahl, vorzugsweise aus einem (dem) nicht rostendem Stahl. In dem Fall, in dem sie im wesentlichen nicht nicht rostenden Stahl aufweist, handelt es sich um eine verzehrbare Elektrode.
Die Zone mit zweiter Polung oder mit erster Polung besteht, wenn sie anodisch ist, allgemein vorzugsweise im Wesentlichen aus Titan, vorzugsweise ganz aus (dem) Titan, bedeckt mindestens von einer Zusammensetzung aus Metall, Edelmetall oder nicht, auf, wobei die Metallzusammensetzung, sei sie nun Edelmetall oder nicht, vorzugsweise aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus Ruthenium, Iridium, Tantal, Zinn, Antimonium besteht, in Formen, die mindestens teilweise oxydiert sind oder nicht, sowie aus ihren Gemischen.
Vorzugsweise weist die isolierende Zone des Schafts im Wesentlichen Kunststoff auf, wie zum Beispiel mindestens eine Polymerzusammensetzung, die aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus Vinylpolychlorid, Polyethylenen (alle Dichten), Polypropylenen (alle Dichten) und ihren Gemischen besteht.
Wenn der Schaft anodische und isolierende Zonen aufweist, kann der Schaft zum Beispiel bei einer ersten Version komplett eine Stange sein, die aus Titan besteht, das mit Edelmetall überzogen ist und in regelmäßigen Abständen über dem Titan eine Hülle aufweist, zum Beispiel eine wärmeschrumpfende, typisch aus PEHD (hochdichtes Polyethylen), die isolierende Zonen bildet. Eine zweite Version, die weniger kostspielig ist, ist für dieses Beispiel ein Schaft, der aus abwechselnden Teilen besteht, wobei einer der Teile Titan aufweist, das nicht mit Edelmetall beschichtet ist und mit einer PEHD-Hülle überzogen ist, und die anderen Teile aus Titan bestehen, das mit Edelmetall überzogen ist.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist die Hohlröhre, die mindestens teilweise die Zone mit zweiter Polung bildet, mindestens eine innere isolierende Zone auf, praktisch auf ihrer ganzen Länge. In einem solchen Fall weist die innere isolierende Zone im Allgemeinen Kunststoff auf, wie zum Beispiel mindestens eine Polymerzusammensetzung, die aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus Vinylpolychlorid, Polymerethylenen (alle Dichten), Polypropylenen (alle Dichten) und ihren Gemischen besteht.
Vorzugsweise weist die erfindungsgemäße Vorrichtung ferner mindestens ein Mittel zum Platzieren auf (das heißt zum Anbringen durch mindestens teilweises Eintreiben in den Boden), das mechanisch oder manuell ist, für mindestens ein Elektrodensystem. Ein solches Platzierungsmittel ist für die kleinsten Stärken und kleinsten Bodenwiderstände allgemein manuell, zum Beispiel mindestens ein Schlägel oder ein Hammer. Anderenfalls ist das Mittel mechanisch, es weist zum Beispiel mindestens einen Bohrer auf.
Die verwendeten Elektrodensysteme sind gepaart ähnlich oder nicht, und dies sowohl hinsichtlich der Maße als auch der Geometrie und/oder der Polung.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist die erfindungsgemäße Vorrichtung mehrere Elektrodensysteme auf, wobei die Elektrodensysteme vorzugsweise fast alle, vorzugsweise alle identische Polung haben, das heißt, dass die Zonen mit erster Polung die gleiche Polung haben, und dass die Zonen mit zweiter Polung die gleiche Polung haben. Die Anzahl der Elektrodensysteme variiert in Abhängigkeit von verschiedenen Parametern, wie zum Beispiel gemäß der Fläche des zu behandelnden Teichs, wie oben dargelegt.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist insbesondere für das Umsetzen des erfindungsgemäßen Verfahrens, wie oben beschrieben, geeignet.
Ebenso betrifft die Erfindung den Gebrauch einer wie oben beschriebenen Vorrichtung zum Entwässern und/oder Bodenreinigen, insbesondere von Steinbruchschlamm (Steinbruchteich und/oder Bergbauprodukten und/oder Bergbauunterprodukten).
In dem Fall eines Gebrauchs zum Entwässern, ja sogar Konsolidieren von Steinbruchschlammteichen, ist eine Zone mit zweiter Polung kathodisch und Zonen mit erster Polung sind anodisch. Die Elektroosmoseerscheinung nimmt allmählich mindestens teilweise, vorzugsweise fast komplett das Wasser zu der kathodischen Zone mit. Im Laufe der Behandlung des Teichs lässt man daher die Zone mit der zweiten Polung entlang der isolierenden Zonen und Zonen mit erster Polung, die stationär gehalten werden, nach oben gleiten. Man zwingt daher das Wasser, entlang des Elektrodensystems zu der Kathode und daher allmählich zur Oberfläche aufzusteigen. Das auf diese Art allmählich zur Oberfläche zurückgekehrte Wasser ist besonders leicht abzupumpen und eventuell dem Recycling zuzuführen. Diese Behandlung ist von einer Reinigung begleitet, wenn im Boden zum Beispiel Metallkationen gegenwärtig sind. Die Kationen steigen mit dem Wasser, in dem sie aufgelöst sind, zu der Oberfläche auf. Das ist besonders in dem Fall einer jüngeren Verschmutzung effizient, das heißt von typisch einigen Monaten.
Die Erfindung erlaubt auch ein anorganisches Reinigen, insbesondere in dem Fall, in dem eine Zone mit zweiter Polung anodisch ist und Zonen mit erster Polung kathodisch sind. Im Laufe der Behandlung lässt man die Zone mit zweiter Polung entlang der isolierenden Zonen und Zonen mit erster Polung, die stationär gehalten werden, nach oben gleiten. Die Elektromigrationserscheinung nimmt allmählich mindestens zum Teil, vorzugsweise praktisch komplett die verschmutzenden Anionen, die zum Beispiel Nitrationen NO₃ ^– und/oder Cyanidionen CN^– sind, zu der Anode und daher zur Oberfläche mit. Andererseits werden das Wasser und die eventuell im Wasser gegenwärtigen Kationen, wie zum Beispiel Kalzium Ca²⁺ von der Elektroosmose- und Schwerkrafterscheinung zu der kathodischen Zone und daher zum Boden mitgenommen; man muss daher im Allgemeinen mindestens ein System zum Zuführen von Wasser zu dem Elektrodensystem über das Innere und/oder Äußere der Röhre vorsehen, um ein zu starkes Entwässern zu vermeiden, das insbesondere die Elektromigrationserscheinung beträchtlich stören würde. Ein solcher Einsatz ist vor allem in dem Fall einer zufälligen Verschmutzung schätzenswert, zum Beispiel mit Nitraten, eines Bodens, der sich über einer Grundwasserfläche befindet. Er erlaubt es, das Grundwasser dauerhaft durch Behandlung des Bodens zu schützen.
Die Erfindung erlaubt auch ein Einspritzen von Wasser zum Grund eines Bodens, wie bei einem Sumpf. In diesem Fall erlaubt es die erfindungsgemäße Behandlung, Wasser zum Grund des Bodens zirkulieren zu lassen, ohne Gefahr des plötzlichen Aufsteigens der Wasserschicht und ohne Notwendigkeit, einen Schacht herzustellen. In diesem Fall ist eine Zone mit zweiter Polung anodisch und eine Zone mit erster Polung kathodisch und liegt am Ende des Schafts, der ansonsten aus einer isolierenden Zone besteht. Das so gebildete Elektrodensystem kann vorteilhafterweise Tonschichten, die mehr oder minder undurchlässig sind, durchqueren, ohne ihre Undurchlässigkeit stark zu verändern. Die Kathode befindet sich unter den Schichten in einer durchlässigen Zone. Vorteilhaft erlaubt es der Ton, das Wasser, das ihn durchquert, auch zu filtern. Außerhalb des Bodens tritt das System in dem Wasser aus, das man in die Tiefe befördern will. Das Wasser (und die eventuell im Wasser gegenwärtigen Kationen, wie zum Beispiel Kalzium Ca²⁺) wird allmählich mindestens teilweise, vorzugsweise so gut wie ganz zu der kathodischen Zone also zum Grund mitgenommen. Das Wasser kann daher die Tonschicht durchqueren.
Die Erfindung wird besser beschrieben und weitere Merkmale und Vorteile ergeben sich bei der Lektüre der folgenden Beschreibung, die nicht einschränkend unter Bezugnahme auf die 1 bis 10 gegeben wird.
1 stellt schematisch ein System 12 aus einachsigen koaxialen Elektroden mit gleitender beweglicher erfindungsgemäßer Kathode 1 dar.
Die 2 bis 9 stellen schematisch eine Behandlung in drei Phasen zum Entwässern eines Teichs 14 mit Steinbruchschlamm gemäß der Erfindung durch eine Vorrichtung dar, die das Elektrodensystem 12 der 1 aufweist. 2 stellt daher einen Behandlungsanfang dar, die 3 und 4 ein teilweises Wiederansteigen der Kathoden (eine bewegliche Kathode pro Elektrode) dar, 5 stellt ein Demontieren überflüssiger kathodischer Teile dar, 6 stellt ein Wiederanlegen des elektrischen Felds dar, 7 stellt ein teilweises Wiederansteigen der Kathoden dar, 8 stellt eine Demontage der überflüssigen kathodischen Teile dar, und 9 stellt ein Anlegen des elektrischen Felds des Behandlungsendes dar.
10 stellt schematisch ein weiteres System 13 mit einpoligen konzentrischen Elektroden mit beweglicher gleitender Anode 9 gemäß der Erfindung dar.
1 stellt schematisch ein System 12 mit einpoligen koaxialen Elektroden mit beweglicher gleitender Kathode 1 gemäß der Erfindung dar. Sie weist eine bewegliche gleitende Kathode 1 auf, die eine Ionenisolation (nicht dargestellt), eine Einheit 2 mit isolierenden Zonen, die an einer Einheit 3 aus stationären anodischen Zonen befestigt ist, auf. Die Kathode 1 kann aus Teilen 1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f, 1g und 1h (in 1 nicht dargestellt) bestehen. Man erkennt, dass die Einheit 2 isolierender Zonen aus Teilen 2a, 2b, 2c und 2d besteht, und dass die Einheit 3 anodischer Zonen aus anodischen Zonen 3a, 3b, 3c, 3d und 3e besteht. Nur die isolierende Zone 2a und anodische Zone 3a werden von der Kathode 1 abgedeckt.
Die 2 bis 9 stellen schematisch eine Behandlung in drei Phasen zum Entwässern eines Teichs 14 aus Steinbruchschlamm gemäß der Erfindung dar. Sie entsprechen, wie unten erläutert wird, einem ersten System 12 aus erfindungsgemäßen Elektroden, wie zum Beispiel in 1 dargestellt. Diese Behandlung dient uns nach ausführlicher Beschreibung der 2 bis 9 zum Veranschaulichen der Vorteile der Erfindung.
2 gemäß der Erfindung stellt den Anfang der Behandlung des Teichs 14, des Grunds 15 und der Oberfläche 16 aus Steinbruchschlamm dar, bei der mindestens elf Elektrodensysteme 12, wie in 1 dargestellt, angebracht wurden. Wasser 4 steigt über die Oberfläche 16 auf, ein Teil 14a des Teichs, der bereits getrocknet ist, befindet sich über dem Grund 15 dieses, und ein Teil 14 des Teichs, der noch nicht getrocknet oder feucht (ja sogar geflutet) ist, befindet sich über dem Teil 14a. Man sieht, dass sich bei dieser ersten Behandlungsphase anfängliche Trocknungszonen 8 bilden, die sich über Zwischenzonen 7 treffen, die auch allmählich getrocknet werden. Die Einheit der Zonen 8 und der Zonen 7 entspricht dem getrockneten Teil 14a. Die Pfeile 6 veranschaulichen die Bewegung des Wiederaufsteigens des Wassers zu der Kathode 1, was ein kapillares Wiederaufsteigen zu der Oberfläche 16 bewirkt. Das Wasser 4, das über der Oberfläche 16 des Teichs 14 erschienen ist, wird durch mindestens eine Leitung 5 abgepumpt, wobei das Pumpen symbolisch durch einen Pfeil dargestellt ist. In dem Fall, in dem das Wasser 4 vor dem Beginn der Behandlung über der Oberfläche 16 vorhanden war, ist es erfindungsgemäß möglich aber nicht zwingend, ein Pumpen vor dem Anfang der Behandlung durchzuführen.
3 stellt symbolisch den Anfang des Wiederaufsteigens der Kathoden 1 dar. Man sieht, dass zusätzlich zu der anodischen Anfangszone 3a und der isolierenden Anfangszone 2a eine neue anodische Zone 3b auf jedem Elektrodensystem 12 abgedeckt wurde.
4 zeigt das Ende des Wiederaufsteigens der Kathoden 1. Zusätzlich zu der zuvor abgedeckten anodischen Zone 3b (siehe 3), erscheint eine neue isolierende Zone 2b. Bei Elektrodensystemen 12 an der Peripherie des Teichs 14, die aufgrund der geringeren Tiefe des Teichs 14 an dieser Stelle weniger tief eingetrieben waren, sind nun die anodische Zone 3a und die isolierende Zone 2a abgedeckt.
5 zeigt das Demontieren der überflüssigen kathodischen Teile 1a und eventuell 1b, 1c, 1d und 1e der Kathoden 1 entlang der Länge jedes Anfangselektrodensystems und daher jeder Kathode 1.
6 zeigt das Wiederanlegen des elektrischen Felds an den Teich 14. Man sieht, dass neue Pfeile 6a für das Wiederaufsteigen von Wasser zu der Oberfläche 16 erscheinen, neue Trocknungszonen 8a um Elektrodensysteme 12 und neue Zwischenzonen 7a zwischen den Zonen 8a. Man unterscheidet daher bei dieser zweiten Phase einen feuchten Teil 14c des Teichs 14, der kleiner ist als der feuchte Teil 14b der ersten Phase, und einen getrockneten Teil 14d, der allen Zonen 8a und Zonen 7a entspricht, und der größer ist als die getrocknete Zone 14a der ersten Phase. Das Pumpen ist wieder durch die Pumpleitung 5 veranschaulicht.
In 7 sieht man das Wiederaufsteigen der Kathoden 1 im Anschluss an die zweite Behandlungsphase, die die anodischen Zonen 3c und isolierenden Zonen 2c abdeckt.
8 zeigt das Demontieren der überflüssigen Teile 1f und eventuell 1g und 1h der Kathoden 1.
9 zeigt eine dritte Trockenphase durch Wiederanlegen des elektrischen Felds, die erneut Trocknungszonen 8b bei den Elektrodensystemen 12 zeigt, wobei das Wiederaufsteigen von Wasser 4 zu der Oberfläche 16 durch die Pfeile 6b angezeigt ist, und verbindende Zwischenzonen 7b zwischen den Trocknungszonen 8b. Wie bei dieser zweiten Phase unterscheidet man einen feuchten Teil 14e des Teichs 14, der kleiner ist als der feuchte Teil 14c der zweiten Phase, und einen getrockneten Teil 14f, der allen Zonen 8b und Zonen 7b entspricht und der größer ist als die getrocknete Zone 14d der zweiten Phase. Das Pumpen wird wieder durch die Pumpleitung 5 veranschaulicht.
Für das Ende der Behandlung bleibt auf der Oberfläche 16 des Teichs 14 nur eine dünne Schicht 14e relativ weichen Schlamms. Da diese nicht mehr durch die große Wassermasse versorgt wird (durch kapillares Wiederaufsteigen), die zu Beginn zwischen dem Grund 15 und der Oberfläche 16 des Teichs 14 bestand, trocknet sie natürlich mit Wind und Sonne in kurzer Zeit aus. Eventuell erlaubt es eine Messreihe mit dem leichten Penetrometer des Typs PANDA^®, die mechanische Festigkeit der entwässerten Stoffe und daher das Ende der Baustelle zu bestimmen. Zuletzt werden die Elektrodensysteme 12 aus dem Teich gezogen, um eventuell für eine Weiterverwendung auf einer anderen Baustelle oder dem gleichen Teich 14, wenn er wieder voll ist, aufbereitet zu werden. Eine solche Aufbereitung weist im Allgemeinen mindestens ein Reinigen und/oder mindestens ein Instandsetzen von Ablagerung auf mindestens einer Elektrode auf. Man braucht dann nur noch bei Bedarf den Teich 14 mit dem Schaufellader zu leeren, wobei der nun ausgetrocknete und konsolidierte Teich für Baustellenfahrzeuge zugänglich ist.
10 stellt schematisch ein weiteres System 13 einpoliger koaxialer Elektroden mit beweglich gleitender Anode 9 gemäß der Erfindung dar. Das Elektrodensystem 13 weist eine innen isolierte gleitende Anode 9 auf (Isolation nicht dargestellt), und außen geschmiert, zum Beispiel durch Wasser oder Bentonit, und eine isolierte Einheit 10 isolierender Zonen, die an der Einheit 11 stationärer kathodischer Zonen befestigt ist. Die Anode 9 kann aus Teilen 9a, 9b usw. (nicht dargestellt) bestehen. Man sieht, dass alle 10 isolierenden Zonen aus isolierenden Zonen 10a, 10b, 10c und 10d bestehen, und dass die Einheit 11 kathodischer Zonen aus Zonen 11a, 11b, 11c, 11d und 11e besteht. Nur die isolierende Zone 10a und die kathodische Zone 11a werden von der Anode 9 abgedeckt.
10 stellt daher ein Elektrodensystem 13 zum allmählichen Zerstören organischer Schadstoffe und/oder zum Heraufholen zur Oberfläche eines Bodens der anionischen Schadstoffe (wie zum Beispiel Nitrate und/oder Cyanide) dar. Das Elektrodensystem 13 der 10 erlaubt daher das Reinigen eines Bodens 14 und/oder von Grundwasser, die durch mindestens eine anionische Art verschmutzt sind, zum Beispiel ausgewählt aus der Gruppe, die aus Nitraten und Cyaniden besteht. Diese anionische Art kann zu der Oberfläche 16 hochgebracht werden, um ihre Behandlung zu erleichtern, die biologisch und/oder elektrochemisch im Fall der Cyanide und/oder physikalisch-chemisch und/oder des Typs Phytoremediation (oder Behandlung durch mindestens eine Pflanze) sein kann. In dem Fall der Behandlung eines Bodens kann es die Vorrichtung, die dieses Elektrodensystem 13 aufweist, erlauben, die Kontamination von Grundwasser, das von der Verschmutzung der anionischen Arten noch nicht erreicht wurde, zu vermeiden.
Das Wiederansteigen der Schadstoffe dank einer Vorrichtung, die das Elektrodensystem 13 der 10 aufweist, erfolgt genau nach der gleichen Vorgehensweise wie das des Elektrodensystems 12, das in den 2 bis 9 beschrieben wurde.
Erfindungsgemäß ist es möglich, zusätzliche Mittel anzuordnen, um den Einfluss der Elektrodensysteme zu modifizieren. Man kann zum Beispiel die isolierende Zone oder isolierenden Zonen verlängern, um die Einflusszonen des elektrischen Felds zu verbreitern und daher die Anzahl von Elektrodensystemen zu verringern, die zum Decken einer Fläche mehrerer Hektar erforderlich ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform die von der vorhergehenden unabhängig ist oder nicht, kann man die Länge eines Elektrodensystems erhöhen, zum Beispiel und vorzugsweise, indem man die Anzahl von Abschnitten erhöht, aus welchen das Elektrodensystem vorzugsweise besteht, um tiefer in den Teich hinunterzugehen.
Gemäß einer dritten Ausführungsform, die von den zwei vorhergehenden unabhängig ist oder nicht, kann man die Anzahl der Elektrodensysteme erhöhen, um die Arbeit zu beschleunigen.
Interessant ist, dass es gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren vorteilhaft ist, den Teich beim Grund beginnend zu entwässern. Einerseits sind die Risse, die eventuell während der Behandlung auftreten, radial und stören das Entwässerungsverfahren nicht. Andererseits ist es von Bedeutung, dass das System unter Wasser funktionieren kann, so dass es Sedimentschlamm unter der Oberfläche einer Wasserstauung „pressen" und daher mindestens das Beabstanden der gewöhnlichen Leerungsoperationen erlauben kann.
Erfindungsgemäß werden im Fall des Elektrodensystems 12, das in den 1 bis 9 beschrieben ist, die Zonen mit erster Polung, hier anodische Zonen, aktiviert, indem sie abgedeckt werden. Da das Wasser um die Kathode als Schmiermittel dient, sind die mechanischen Kräfte daher vorteilhaft beschränkt. Wenn die Zone um die erste abgedeckte Zone mit erster Polung zu resistent wird, lässt man die Zone mit zweiter Polung, die die Kathode ist, aufsteigen, wobei die Entfernung zwischen der Kathode und der nächst gelegenen Anode immer gleich ist, mit einem jeweils günstigen Wassergehalt für das Durchgehen des Stroms.
Je nach gewünschter Anwendung wird die eine oder die andere der physikalischen Erscheinungen begünstigt. Ohne sich auf eine gegebene Erklärung beschränken zu wollen, kann man versuchen, die folgende Erklärung zu geben. Insbesondere betreffen die Elektroosmoseerscheinungen mindestens zum Teil die Entwässerungsanwendungen für Schlammteiche oder das Zusammendrücken von Sedimenten in einer Wasserstauung. Die Elektromigrationserscheinung, die es im Allgemeinen erlaubt, mindestens einen Teil der mineralischen Schadstoffe zu der Oberfläche aufsteigen zu lassen und/oder die das Zerstören an Ort und Stelle der organischen Schadstoffe begünstigt, betrifft im Wesentlichen Reinigungsanwendungen. Da hingegen alle elektrokinematischen Erscheinungen praktisch gleichzeitig stattfinden, hilft in bestimmten Fällen die Elektroosmose mindestens zum Teil beim Reinigen, während die Elektromigration nicht entwässert. In diesem Fall richtet man es so ein, dass man das Trockenlegen der Anode vermeidet, oder man schmiert das Äußere der gleitenden Anode zum Beispiel mit Bentonitschlamm, der gewöhnlich bei Bohrungen verwendet wird.
Um die eine oder die andere Erscheinung zu begünstigen, kann man auf die Werkstoffe der Elektroden, insbesondere auf die Ablagerungen auf der einen oder anderen der Elektroden, auf den Anschluss der Elektroden einwirken, das heißt, eine Vorrichtung mit gleitender Anode oder gleitender Kathode auswählen, auf die Anpassung des ableitenden Werkstoffs, der eventuell auf der Kathode gegenwärtig ist, oder auf das Wassereinspritzen, mit gelösten Produkten oder Produkten in Suspensionen, mit verschiedenen Niveaus für jedes Elektrodensystem. Das Einspritzen von Suspensionen auf verschiedenen Niveaus des Elektrodensystems kann zum Beispiel zum Schmieren einer gleitenden Anode dienen.
Die Erfindung wurde erfolgreich beim Entwässern von Steinbruchteichen und unverschmutztem Baggerschlamm getestet.
Man kann die Erfindung auch zum Entwässern von Phosphatschlamm, Kohlenschlamm, Bergwerkschlamm und/oder verbrauchtem Bohrschlamm verwenden.
Man kann die Erfindung ferner zum Reinigen durch Abbauen organischer Schadstoffe an Ort und Stelle verwenden, zum Reinigen von Grundwasser (Nitrate, Cyanide, Metalle, Arsen usw.) durch Wiederaufsteigen der Schadstoffe auf die Bodenoberfläche, um sie später zu entsorgen, zum Reinigen von sogar tonhaltigen Böden durch Wiederaufsteigen der Schadstoffe an die Oberfläche und Entsorgen oder zum Tiefenwasserpumpen in trockenen Gebieten.
Beispiel
Das folgende Beispiel dient zur Veranschaulichung der Erfindung, ohne deren Reichweite einzuschränken.
Es wurde an Ort und Stelle mit einem gegebenen Elektrodensystem, das unten beschrieben wird, ein Versuch ausgeführt.
Es handelt sich um einen der Versuche einer zehn Tage langen Kampagne, die im Juli 2003 auf einem Standort, Teich auf der Grundlage von tonhaltigem Schlamm mit einem großen Anteil an Smektit stattfand. Das Ziel bestand einfach darin, die Durchführbarkeit der Erfindung nachzuweisen. Die Versuche waren relativ kurz (2 Stunden). Es ging darum, die Effekte von drei Faktoren zu vergleichen: die Spannung, die Länge der Anode und die Länge der isolierten Zone. Die Wirksamkeit wurde durch Messen der Wassermenge bewertet, die während der 2 Stunden mit einem einzigen Elektrodensystem in Betrieb zur Oberfläche zurückgeholt wurde.
Die maximale Arbeitstiefe für die Anodenspitze betrug systematisch 2 Meter Tiefe.
Der aktivierte Teil der Anode hatte eine Länge von 30 cm und einen Durchmesser von 20 mm mit einer Spitze, die zu der Achse der Anode einen Winkel von 15° bildete. Abschnitte zu etwa 50 cm wurden durch Schrauben zusammengebaut. Der Anodenwerkstoff war Titan bedeckt mit Metalloxyden, in der Hauptsache Iridium (Typ DSA).
Die Isolierungslänge betrug 97 cm, aus hochdichtem Polyethylen (PEHD) in Form von Wärmeschrumpfmaterial, das direkt auf die Anode aufgebracht wurde.
Die Kathode hatte eine Länge von etwa 150 cm für einen Außendurchmesser von 48,5 mm, einen Innendurchmesser von 27 mm (Isolation inbegriffen), und bestand außen aus nicht rostendem Stahl für den Nahrungsmittelgebrauch und innen aus PVC (Polyvinylchlorid). Die Länge jedes Kathodenabschnitts betrug etwa 560 mm. Dieser spezielle Teil war mit ergänzenden Teilen versehen, die die innere Abdichtung der Kathode und das Abhängigmachen der Kathode von der Anode erlaubten. Die dichte Verbindung zwischen den Kathodenabschnitten wurde durch eine Flachdichtung aus Nitrilkautschuk sichergestellt.
Die Gesamtlänge des Elektrodensystems betrug etwa 350 cm.
Das System wurde mit der Hand angebracht und von einem Träger gestützt, der sein Gewicht (etwa 15 kg) auf 1 m² verteilte.
Da die obere Schicht des Teichs (20 cm Höhe) relativ fest war (in Folge mehrerer Monate Trockenheit), reichten breite Bretter, die auf seiner Oberfläche aufgelegt wurden, um die Bediener um keine Wechselwirkung mit der trockenen Schicht des Teichs zu erhalten, wurde eine Bohrung zu 30 cm angelegt und verrohrt, um das Wasser aufzufangen, das das Elektrodensystem nach oben holte.
Die ursprüngliche Konzentration des Schlamms liegt in der Größenordnung von 40 % nach 6 Jahren ohne Hinzufügen von Aggregatwaschwasser zu diesem. Nach einigen Stunden wird bei einem identischen Bohrloch ohne Elektrodensystem kein Wiederaufsteigen von Wasser beobachtet.
In 2 Stunden wurden etwa 500 mm Wasservolumen nach oben geholt.
Die innerhalb von 2 Stunden nach oben geholte Menge Wasser ist für die Einflusszone des Elektrodensystems für eine gegebene Konfiguration charakteristisch. Sie ist jedoch nicht für die Wassermenge repräsentativ, die während einer längeren Dauer pro Zeiteinheit aufgestiegen wäre. Innerhalb von 2 Stunden hat das Verfahren gerade genug Zeit, um das Aufsteigen von Wasser auszulösen (das aus etwa zwei Metern Tiefe kommt), wobei der Nenndurchsatz noch nicht erreicht ist. Es würde wahrscheinlich mehrere Tage bis zu dessen Erreichen dauern.
Die Maße des Prototyps sind in etwa denen der industriellen Version des Systems ähnlich.

Claims

Bodenbehandlungsverfahren, das die folgenden aufeinander folgenden Schritte aufweist: a) Mindestens ein im Wesentlichen senkrechtes zumindest teilweises Eintreiben in den Boden (14) mindestens eines Systems (12; 13) einpoliger koaxialer, im Wesentlichen geradliniger Elektroden, wobei das Elektrodensystem (12; 13) mindestens einen Schaft (2, 3; 10, 11) aufweist, der mindestens eine Zone mit einer ersten Polung (3a, 3b, 3c, 3d, 3e; 11a, 11b, 11c, 11d, 11e) und mindestens eine isolierende Zone (2a, 2b, 2c, 2d; 10a, 10b, 10c, 10d) und mindestens eine Hohlröhre (1, 9), die zu dem Schaft (2, 3; 10, 11) koaxial ist und den Schaft (2, 3; 10, 11) mindestens teilweise umgibt und mindestens teilweise eine Zone mit einer zweiten Polung (1; 9) bildet, aufweist, die mindestens teilweise um den Schaft (2, 3; 10, 11) gleiten kann, wobei die Zone mit der zweiten Polung (1; 9) so angeordnet ist, dass sie mindestens eine Zone mit der ersten Polung (3; 11) des Elektrodensystems (12; 13) offenlegt, b) ein Anlegen eines elektrischen Felds an das Elektrodensystem (12; 13).
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner mindestens eine Abfolge der folgenden aufeinander folgenden Schritte aufweist: c) ein Deaktivieren des Elektrodensystems (12; 13) durch mindestens teilweises Stoppen des elektrischen Felds, d) ein teilweises Wiederansteigen der Zone mit der zweiten Polung (1; 9), das es erlaubt, mindestens eine neue Zone mit erster Polung (3a, 3b, 3c, 3d, 3e) und/oder mindestens eine isolierende Zone (2a, 2b, 2c, 2d, 2e) offenzulegen, e) ein Wiederanlegen eines elektrischen Felds an das Elektrodensystem (12; 13).
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Schaft (2, 3; 10, 11) einen Wechsel von Zonen mit erster Polung (3a, 3b, 3c, 3d, 3e; 11a, 11b, 11c, 11d, 11e) und isolierenden Zonen (2a, 2b, 2c, 2d; 10a, 10b, 10c, 10d) aufweist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Elektrodensystem (12; 13), sobald es in den Boden (14) eingetrieben ist, ein oberes Ende über der Oberfläche (16) des Bodens (14) aufweist, mindestens eine Zone mit zweiter Polung (1; 9) in dem Boden (14) und ein unteres Ende, das mindestens eine Zone mit der ersten Polung (3; 11) in dem Boden (14) aufweist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Zone mit der zweiten Polung (1; 9) so angeordnet ist, dass sie die Zone mit der ersten Polung (3a; 11a), die dem unteren Ende des Schafts (2, 3; 10, 11) am nächsten liegt, offenlegt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das die Demontage jeder überflüssigen Zone oder jedes überflüssigen Teils mit der zweiten Polung (1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f, 1g, 1h) aufweist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das mindestens teilweise ein Pumpen (5) von Oberflächenflüssigkeit (16) des Bodens (14) aufweist.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Elektrodensystem (12; 13) im Wesentlichen aus zusammenbaubaren Teilen besteht, die Abschnitte genannt werden, das Eintreiben des Elektrodensystems (12; 13) in den Boden (14) durch einen allmählichen Prozess des Eintreibens und des aufeinander folgenden Zusammenbauens der Abschnitte aneinander erfolgt, wobei der Prozess mindestens einen Schritt des mindestens teilweisen Eintreibens eines Abschnitts aufweist, was eine Abschnitt(e)einheit schafft, die zumindest teilweise eingetrieben ist, gefolgt von mindestens einem Schritt des mindestens teilweisen Zusammenbauens mindestens eines weiteren Abschnitts mit der bereits gebildeten mindestens teilweise eingetriebenen Abschnitt(e)einheit.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, bei dem das Zusammenbauen mindestens ein Schrauben aufweist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem man eine Vielzahl von Elektrodensystemen (12; 13) verwendet, wobei die Elektrodensysteme (12; 13) praktisch alle die gleiche Polung haben und man die verschiedenen Schritte für jedes der Elektrodensysteme (12; 13) vornimmt.
Verfahren zum Bodenentwässern und/oder Bodenreinigen, das mindestens ein Bodenbehandlungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche aufweist.
Bodenbehandlungsverfahren, das mindestens ein System (12; 13) einpoliger, koaxialer im Wesentlichen geradliniger Elektroden aufweist, wobei das Elektrodensystem (12; 13) mindestens einen Schaft (2, 3; 10, 11) aufweist, der mindestens eine Zone mit einer ersten Polung (3a, 3b, 3c, 3d, 3e; 11a, 11b, 11c, 11d, 11e) und mindestens eine isolierende Zone (2a, 2b, 2c, 2d; 10a, 10b, 10c, 10d) sowie mindestens eine Hohlröhre (1; 9) aufweist, die zu dem Schaft (2, 3; 10, 11) koaxial ist, den Schaft (2, 3; 10, 11) mindestens teilweise umgibt und mindestens teilweise eine Zone mit einer zweiten Polung (1; 9) bildet, die mindestens teilweise um den Schaft (2, 3; 10, 11) gleiten kann, wobei das Elektrodensystem (12; 13) außerdem zum Aktivieren geeignet ist.
Vorrichtung gemäß dem vorhergehenden Anspruch, bei dem das Elektrodensystem (12) ferner mindestens teilweise in den Boden (14) eingetrieben werden kann.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 oder 13, bei dem die Zone mit der zweiten Polung (1) mindestens teilweise demontiert (1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f, 1g, 1h) werden kann.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, die mindestens ein Mittel zum Aktivieren des Elektrodensystems (12; 13) aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 15, bei dem das Elektrodensystem (12; 13) im Wesentlichen aus zusammenfügbaren Teilen besteht.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 16, bei dem, wenn es kathodisch ist, die Zone mit der ersten Polung (3a, 3b, 3c, 3d, 3e; 11a, 11b, 11c, 11d, 11e) oder mit der zweiten Polung (1; 9) nicht rostenden Stahl oder nicht nichtrostenden Stahl aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 17, bei der, wenn sie anodisch ist, die Zone mit der zweiten Polung (1; 9) oder mit der ersten Polung (3a, 3b, 3c, 3d, 3e; 11a, 11b, 11c, 11d, 11e) Titan bedeckt mit mindestens einer Metallverbindung aufweist, die eine Edelmetallverbindung oder Nichtedelmetallverbindung ist.
Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, bei der die Metallverbindung, die eine Edelmetallverbindung oder Nichtedelmetallverbindung ist, aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus Ruthenium, Iridium, Tantal, Zinn, Antimonium in mindestens teilweise oxidierten oder nicht oxidierten Formen und aus ihren Gemischen besteht.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 19, bei der die Hohlröhre (1; 9), die mindestens teilweise die Zone mit der zweiten Polung (1; 9) bildet, mindestens eine innere Zone aufweist, die über fast ihre ganze Länge mindestens eine innere isolierende Zone aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 20, die ferner mindestens ein mechanisches oder manuelles Platzierungsmittel mindestens eines Elektrodensystems (12; 13) aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 19, die eine Vielzahl von Elektrodensystemen (12; 13) aufweist, wobei die Elektrodensysteme (12; 13) so gut wie alle die gleiche Polung haben.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 22, die dazu bestimmt ist, ein Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 umzusetzen.
Einsatz einer Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 12 bis 21 zum Bodenentwässern und/oder Bodenreinigen.