EA024888B1

EA024888B1 - Способ обработки водоемов

Info

Publication number: EA024888B1
Application number: EA201300718A
Authority: EA
Inventors: Вольфганг Кёниг; Вольфганг Рабе; Гюнтер Шольц
Original assignee: Райнкальк Гмбх
Priority date: 2010-12-17
Filing date: 2011-12-19
Publication date: 2016-10-31
Also published as: EA201300718A1; US9290395B2; CN103354804A; DE202011110411U1; CA2821853A1; US20130292344A1; BR112013015226A2; WO2012080514A1; EP2651832A1

Abstract

Изобретение относится к способу стабилизации рН, повышения рН и/или нейтрализации водоемов. В соответствии с изобретением для стабилизации рН, повышения рН и/или нейтрализации водоемов применяют исходное вещество, содержащее необожженный известковый продукт, причем необожженный известковый продукт имеет гранулометрический состав с долей < приблизительно 10 мкм ≥ в 50%. С помощью предложенного способа эффективно, экологически безопасно и с незначительными затратами обеспечивается стабилизация рН, повышение рН и/или нейтрализация водоемов.

Description

(57) Изобретение относится к способу стабилизации рН, повышения рН и/или нейтрализации водоемов. В соответствии с изобретением для стабилизации рН, повышения рН и/или нейтрализации водоемов применяют исходное вещество, содержащее необожженный известковый продукт, причем необожженный известковый продукт имеет гранулометрический состав с долей < приблизительно 10 мкм > в 50%. С помощью предложенного способа эффективно, экологически безопасно и с незначительными затратами обеспечивается стабилизация рН, повышение рН и/или нейтрализация водоемов.

Изобретение относится к способу обработки водоемов, в особенности для стабилизации рН, повышения рН и/или нейтрализации водоемов, причем исходное вещество вносят в подлежащий обработке водоем. Далее изобретение относится к применению необожженного известкового продукта для обработки водоемов. В заключение изобретение охватывает водную суспензию, содержащую исходное вещество, а также к плавсредству для внесения исходного вещества в подлежащий обработке водоем.

За счет кислых атмосферных осадков, в некоторых случаях в комбинации с другими антропогенными факторами, в последние десятилетия дошло до постепенного снижения значения рН водоемов. Это так называемое окисление водоемов, которое встречается, прежде всего, в обедненных основаниями водосборных бассейнах, оказывает вредное воздействие на окружающую среду. В водоемах с сильно повышенной кислотностью значения рН обычно составляют от 3,5 до 4,5. Эта кислотная нагрузка оказывает негативное воздействие на биоценозы соответствующих водоемов, так как вытесняются чувствительные к кислоте виды. Другим негативным эффектом кислотной нагрузки является повышенное высвобождение токсических тяжёлых металлов (например, алюминия, свинца, марганца, никеля, цинка) из залегающих рядом горных пород или почв. В конце концов, одним из самых вызывающих результатов окисления водоемов является вымирание рыбы в сильно подкисленных водоемах.

Также в условиях горных разработок и разработок открытым способом можно получить сильное окисление грунтовых и поверхностных вод. Проблема горнорудной и угледобывающей промышленности заключается, например, в образовании кислых рудничных вод. Они могут возникать, если вследствие горнопромышленной деятельности кислород попадает в аноксические зоны горных пород и там приводит к окислению минералов дисульфида железа, таких как, например, пирит или марказит. Окисление дисульфида железа до железа (III) и сульфата сопровождается высвобождением протонов. Впоследствии открытая горная выработка заполняется кислой сульфатной водой с образованием на месте выработанных карьеров кислых озер.

Горнодобывающие работы и в особенности использование технологии разработки открытым способом приводят к тому, что в использованной местности образуются выработанные пространства, которые наполняются грунтовыми и поверхностными водами. В большинстве случаев вследствие вновь поднявшегося уровня грунтовых вод, а также связанных с этим геологических и химических условий в новосозданных покровных горных породах образуется озерный ландшафт, который отличается очень кислыми водами. Другая проблема состоит в продолжительном поступлении кислотности в такие водоемы с втекающими грунтовыми водами. Понижение рН до значений < 6, связанное с возможным увеличением содержания тяжелых металлов, в особенности железа и алюминия, нередко приводит к нанесению значительного ущерба или к вымиранию биоценоза, возникшего или внесенного в искусственное горное или карьерное озеро.

Из уровня техники известны различные способы обработки кислых водоемов, причем на практике, прежде всего, осуществляют так называемые способы в озере. В известных способах общим является то, что в подлежащий обработке водоем вносят щелочное вещество для нейтрализации соответственно повышения рН.

Документ ИЕ 102006001920 А1 описывает двухступенчатый способ улучшения качества воды кислых водоемов, причем в первой стадии обработки при низком значении рН используют кальцийсодержащее или кальций/магнийсодержащее исходное вещество и во второй стадии при более высоком значении рН - натровый щелок. В целом в этом способе необходимы высокие затраты на используемое сырьё. Кроме того, таким способом в высоком рН диапазоне хотя и достигается высокая степень эффективности, однако при уже незначительной передозировке вследствие высокой реакционной способности натрового щелока существует опасность того, что значение рН повысится до > 9, что может привести к нанесению значительного ущерба биоценозу.

Из документа ИЕ 20301323 И1 известно применение обожжённого доломита с общим процентом содержания СаО/МдО в > 80% в качестве исходного вещества для обработки воды кислых рудничных и шахтных вод, причем исходное вещество имеет гранулометрический состав в < 200 мкм с долей в > 90% и кажущуюся плотность в > 0,8 т/м³. Его следует применять для нейтрализации кислых рудничных и шахтных вод и в особенности предпочтительно в водоемах с высокой сульфатностью, так как необходимо предотвратить неблагоприятные явления брекчирования вследствие гипсового связывания. В данном случае по причине очень реакционноспособного исходного вещества равным образом проблема заключается в том, что в слабокислых водоемах уже при незначительной передозировке следует ожидать повышения рН до > 9 и тем самым экологические проблемы.

Документ ИЕ 102007043751 А1 описывает способ, при котором повышение рН в кислых водоемах производят по меньшей мере в две стадии таким образом, что концентрация используемых каждый раз суспензий нейтрализующих средств устанавливается в зависимости от значения рН. При этом с одной стороны в более высоком диапазоне рН в > 4,5 концентрация суспензии исходного вещества должна выдерживаться более низкой, чем в низком диапазоне рН в < 4,5. Кроме того, в более высоком диапазоне рН необходимо использовать обожженные химически активные продукты, такие как негашёная известь или гидрат белой извести и в более низком диапазоне рН - необожжённые химически пассивные продукты, такие как известняковая мука. Таким способом пытаются достичь контролируемого повышения рН в

- 1 024888 рН диапазоне в > 4 с защитой биоценоза. Однако недостаток этого способа заключается в том, что вследствие незначительной степени эффективности при использовании необожженных известковых продуктов в рН диапазонах в > 4 следует вносить большие количества продуктов с высокими расходами внесения. Сверх того, требуется большое количество времени, которое не может гарантировать необходимую краткосрочную продолжительность реакции. Это можно объяснить тем, что скорость растворения необожженных известковых продуктов, таких как известняковая мука, сильно уменьшается в отношении кислых компонентов реакции с повышающимся значением рН, например, при значении рН с > 4. Поэтому в применяемом в уровне техники гранулометрическом составе при этом значении рН преобладающая, более крупная доля в исходных веществах вступает в реакцию только частично и осаждается на грунт неиспользованной.

Из документа ΌΕ 202008008390 И1 известно исходное вещество для обработки и последующего ухода за кислыми поверхностными водами, которое состоит из смеси из обожженных и/или гашенных известковых продуктов и необожженных известковых продуктов. Невыгодным в описанном исходном веществе является то, что его получение связано с высокими логистическими затратами и расходами на обслуживание. Кроме того, вследствие незначительной степени эффективности при использовании необожженных известковых продуктов в диапазонах рН в > 4 необходимо вносить большие количества продуктов с высокими расходами на внесение.

Общим для способов из уровня техники является то, что посредством использования реакционноспособных обожженных известковых продуктов, СаО или СаОхМдО, гидроокиси кальция, гидрата доломита и известкового молока вследствие высоких долей содержания сульфатов, которые в подвергшихся влиянию горных разработок водоемах достигают до > 2.000 мг/л, доходит до гипсообразования и брекчирования и тем самым до незначительных степеней эффективности вплоть до неэффективности этих исходных веществ. Предположительно это объясняется тем, что обожженные известковые частицы покрываются гипсовым слоем. С одной стороны гипсовый слой может привести к тому, что частицы становятся больше, быстрее осаждаются и накапливаются на дне водоема, где они нежелательно сильно повышают значение рН. Далее невыгодным при брекчировании является то, что в распоряжении имеется меньше реакционной поверхности для нейтрализации водоема. В результате это может привести к тому, что в образующемся шламе окиси железа доля нейтрализующего средства содержится в соответствующем избытке. Последующее растворение и развитие реакции задерживается и использование продукта становится неэффективным. Обычно с этой проблемой борются тем, что вводят нейтральную или обедненную сульфатами воду для получения пульпы или разбавленной суспензии с повышенными издержками и соглашаются с повышенной стоимостью.

Другим недостатком описанных выше, известных из уровня техники способов является то, что в слабокислых водоемах при использовании этих реакционноспособных продуктов уже при незначительных передозировках можно получить повышения рН до > 9 и тем самым экологические проблемы. То же самое относится к химическим продуктам - натровый щелок и сода, которые к тому же являются сравнительно дорогостоящими.

При использовании менее затратных, однако, менее реакционноспособных необожженных известковых продуктов, например карбоната кальция торгового качества, который поступает в продажу в виде известняковой муки с Ό-50 значениями > 12 мкм, в рН диапазоне > 6 по причине незначительной растворимости, а также незначительной реакционноспособности получают незначительные степени эффективности процесса с большими количествами осаждения используемого продукта, который не вступил в реакцию. Поэтому такие необожженные известковые продукты, если вообще, принимают во внимание только при более низких значениях рН и применяют для окончательной нейтрализации реакционноспособных, главным образом обожженных известковых продуктов.

Далее общим для известных из уровня техники способов является то, что нейтрализация водоема, даже если она и достигается, благодаря постоянному притоку кислотообразующих грунтовых вод является непродолжительной. Приток кислотности в особенности в виде продуктов реакции выветривания пирита (Ре²⁺, Ре³⁺, 8О4^2-), как правило, приводит к новому падению рН до значений в < 6 и возможному повышению содержания тяжелых металлов, в особенности, железа и алюминия, что в совокупности может привести к нанесению ущерба или к вымиранию образованного или внесенного в карьерное озеро биоценоза. Поэтому чтобы противодействовать этому и поддерживать нейтральные условия, необходимо регулярно наряду с начальной нейтрализацией проводить другие циклически повторяющиеся обработки с целью последующего ухода.

Исходя из приведенного выше уровня техники, задача изобретения состояла в том, чтобы предоставить экономичный способ, с помощью которого простым и рентабельно эффективным образом можно обрабатывать водоемы и, кроме того, также гарантировать поддержание результата обработки в течение длительного промежутка времени.

Согласно изобретению эта задача решается с помощью способа, указанного в п.1 формулы изобретения, указанного в п.11 применения, приведенной водной суспензии, а также указанного плавсредства.

Предпочтительные варианты осуществления изобретения приведены в зависимых пунктах формулы изобретения и в дальнейшем поясняются подробно как общая изобретательская мысль.

- 2 024888

В способе обработки водоемов согласно изобретению, в соответствии с указанным выше уровнем техники исходное вещество вносят в подлежащий обработке водоем. Согласно изобретению применяют исходное вещество, которое содержит необожженный известковый продукт, в особенности мелкозернистый необожженный известковый продукт, причем необожженный известковый продукт имеет гранулометрический состав с долей < приблизительно 10 мкм в > 50%.

Неожиданно оказалось, что мелкий гранулометрический состав необожженного известкового продукта в исходном веществе приводит к тому, что необожженные, более экономичные известковые продукты, несмотря на их незначительную реакционную способность, могут использоваться для обработки водоемов и что результат обработки сохраняется в течение длительного периода времени. Не желая привязываться к научной теории, оказывается это неожиданное действие можно пояснить тем, что тонкие частицы необожженного известкового продукта в исходном веществе согласно изобретению не осаждаются на дно водоема, а находятся в водоеме во взвешенном состоянии в виде облаков частиц и там в качестве буферного вещества противодействуют новому падению значения рН вследствие притекающих кислых грунтовых вод.

Благодаря незначительной реакционной способности необожженного известкового продукта избегают сопровождаемой химически активными известковыми продуктами опасности повышения в сильнощелочных рН диапазонах вследствие передозировки. Кроме того, содержащийся в исходном веществе согласно изобретению необожженный известковый продукт реагирует медленнее, чем известные из уровня техники реакционноспособные известковые продукты, вследствие чего в течение длительного периода времени можно также поддерживать достаточную буферирующую способность.

При оценивании способа согласно изобретению ретроспективно появляется недостаток известного из уровня техники использования необожженных известковых продуктов торгового качества, заключающийся в том, что, прежде чем вообще может дойти до реакции с менее реакционноспособным исходным веществом, оно осядет на дно водоема и больше не сможет принять участие в реакции. Так при использовании стандартного СаСО₃ (например, известняковая мука, Ό-50 значение >12 мкм) в рН диапазоне > 6 по причине незначительной растворимости, а также малой реакционной способности получают незначительную степень эффективности процесса с большими количествами осаждений не вступившего в реакцию используемого продукта.

В противоположность этому содержащийся в исходном веществе согласно изобретению необожженный известковый продукт благодаря своему мелкому гранулометрическому составу становится плавающим, соответственно способным находиться во взвешенном состоянии и осаждение на дно подлежащего обработке водоема предотвращается. Неожиданным образом комбинация самого по себе менее реакционноспособного необожженного известкового продукта согласно изобретению с мелким гранулометрическим составом приводит к превосходным результатам обработки, которые могут сохраняться в особенности в течение продолжительного периода времени. Таким образом, например, при применении согласно изобретению способа нейтрализации кислых водоемов получают стабилизацию рН, которая сохраняется в течение нескольких месяцев. В противоположность известным из уровня техники способам способ согласно изобретению предлагает экологически безопасный, рентабельный раствор для обработки в озере кислых водоемов, с помощью которого можно вызвать продолжительное регулирование значения рН до > 6 при достаточно высокой степени эффективности используемого исходное вещества, также при поступлении кислотности через грунтовые воды или другие источники, в течение промежутков времени вплоть до нескольких месяцев.

Далее благодаря использованию согласно изобретению необожженных известковых продуктов избегают неблагоприятных для биоценоза колебаний рН, которые наблюдали при периодическом внесении до сих пор обычных реакционноспособных обожженных известковых продуктов.

Под водоемами в смысле изобретения понимают любой вид вод, в особенности поверхностные воды, грунтовые воды, проточные и/или стоячие воды. Способ согласно изобретению в особенности пригоден для обработки поверхностных вод, в особенности природных озер и/или горных озер соответственно озер на месте выработанных карьеров. Особую практическую значимость изобретение в особенности имеет для обработки открытых кислых водоемов, в особенности озер, образованных в выработанных открытым способом карьерах с объемом воды > 500.000 м³. Подобные водоемы часто отличаются обратным окислением путем продолжительного поступления кислотности с втекающими грунтовыми водами или другими кислыми источниками вещества.

Если в данном случае речь идет о мелкозернистости исходного вещества соответственно известкового продукта, то тем самым имеется в виду в особенности гранулометрический состав с по меньшей мере долей < приблизительно 10 мкм в > 50%, средним размером частиц менее приблизительно 40 мкм и/или размерами частиц от приблизительно 0,01 до приблизительно > 60 мкм.

Предпочтительный вариант осуществления изобретения предусматривает, что исходное вещество содержит необожженный известковый продукт, который имеет гранулометрический состав с долей < приблизительно 10 мкм в > 50%. Оптимальные результаты устанавливаются, когда необожженный известковый продукт имеет гранулометрический состав с долей < приблизительно 4 мкм в > 50%, в осо- 3 024888 бенности с долей < приблизительно 3 мкм в > 50%. Опыты показали, что с необожженными известковыми продуктами с более крупным гранулометрическим составом не обеспечивается длительная нейтрализация согласно изобретению и требуется циклическая последующая обработка. Предположительно это заключается в том, что исходные вещества, в особенности, содержащиеся в них необожженные известковые продукты с более крупным гранулометрическим составом, не способны находиться во взвешенном состоянии и поэтому осаждаются на дно озера, что приводит к тому, что они не являются доступными в течение продолжительного периода времени для реакции нейтрализации.

Если в данном случае говорится о гранулометрическом составе, то под указанием диапазона имеется в виду диаметр частиц. Указание гранулометрического состава в доля менее х мкм в > 50% соответствует широко распространенному для известковых продуктов указанию распределения частиц по размерам в форме Ό-50 значения. Под значением Ό-50 в 10 мкм специалист в данной области техники понимает, что 50% или более частиц имеют диаметр частиц менее чем 10 мкм. При этом осуществляют объёмное оценивание результатов измерения. Стандартные методы определения гранулометрического состава известковых продуктов известны специалисту в данной области техники. В качестве особенно удобного для использования оказалось определение размеров частиц, их распределения, а также средних размеров частиц с помощью лазерной дифрактометрии, которую также называют лазерной гранулометрией или лазерной дифракцией (см. Ι8Θ Стандарт 13320-1). Указанные здесь степени гранулометрического состава и размеры частиц относятся, если не указано другое, к значениям, определенным с помощью объемной лазерной дифрактометрии. При этом размер частиц х (мкм) при объемном проходе (Ό) в 50% указывается как значение Ό-50. Доступные в продаже лазерные дифрактометры (например, лазерные дифракционные сенсоры типа Не1о8 фирмы 8утра1ес) производят в диапазоне измерений от приблизительно 0,1 мкм до приблизительно 8,75 мм достоверные и быстрые измерения как размеров частиц, так и их распределение в пробе. Однако также возможны другие способы измерения для определения размера частиц, например, с помощью микроскопии или определения ситового диаметра.

Согласно одному другому варианту осуществления изобретения необожженный известковый продукт имеет гранулометрический состав со средним размером частиц от приблизительно 0,05 до приблизительно 40 мкм, в особенности средним размером частиц от приблизительно 0,05 до приблизительно 20 мкм. Дополнительно к признаку среднего размера частиц, необожженный известковый продукт также может иметь указанные ранее распределения размеров частиц (Ό-50 значения). Сообразно этому особый вариант осуществления изобретения предусматривает, что исходное вещество содержит необожженный известковый продукт, который имеет указанные ранее Ό-50 значения и/или имеет гранулометрический состав со средним размером частиц от приблизительно 0,05 до приблизительно 40 мкм, в особенности средним размером частиц от приблизительно 0,05 до приблизительно 20 мкм. Опыты показали, что с необожженными известковыми продуктами с более крупным гранулометрическим составом не достигается длительная нейтрализация согласно изобретению. В особенности в противоположность к мелкозернистому необожженному известковому продукту согласно изобретению можно получить повторное окисление путем притока кислых грунтовых вод, которые не могут быть насыщенными до образования буферного раствора. Предположительно это заключается в том, что исходное вещество, в особенности необожженные известковые продукты, с более крупным гранулометрическим составом не способны находиться во взвешенном состоянии и поэтому оседают на дно озера и в течение продолжительного периода времени не доступны для реакции нейтрализации. Только необожженные известковые продукты с гранулометрическими составами со средним размером частиц от менее приблизительно 0,05 мкм являются труднодоступными в получении и не представляют никакой экономической альтернативы.

Решение согласно изобретению также может быть осуществлено в соответствии с одним другим предлагаемым в изобретении вариантом осуществления благодаря тому, что исходное вещество содержит необожженный известковый продукт, который имеет гранулометрический состав от приблизительно 0,01 до приблизительно 60 мкм, в особенности от приблизительно 0,01 до приблизительно 40 мкм. Оптимальные результаты устанавливаются тогда, когда необожженный известковый продукт имеет гранулометрический состав от приблизительно 0,01 до приблизительно 20 мкм или гранулометрический состав выбран из группы, состоящей из менее приблизительно 60 мкм, менее приблизительно 40 мкм, менее приблизительно 30 мкм и менее приблизительно 20 мкм. Необожженные известковые продукты с более крупным гранулометрическим составом не проявляют продолжительное нейтрализующее действие в соответствии с изобретением. Более мелкие необожженные известковые продукты с гранулометрическими составами менее 0,01 мкм трудно изготовить и поэтому они не представляют никакой экономической альтернативы. Дополнительно содержащийся в исходном веществе согласно изобретению необожженный известковый продукт может также иметь одно из описанных ранее распределений частиц по размерам (Ό-50 значения) и/или один из описанных ранее средних размеров частиц.

Согласно одному другому варианту осуществления изобретения предоставляется способ стабилизации значения рН слабокислых поверхностных вод, причем исходное вещество в суспензии с водой вносят в подлежащий обработке водоем, отличающийся тем, что для стабилизации значения рН слабокислых поверхностных вод в рН диапазоне от 5 до 7,5 в качестве исходного вещества используют не- 4 024888 обожженный мелкозернистый известковый продукт с долей СаСО₃ в > 85%, исходное вещество при этом имеет гранулометрический состав от 0 до 40 мкм и с помощью системы внесения в концентрации суспензии от 1 до 15 мас.% наносится партиями с каждый раз от 20 до 500 г/м² на участки поверхности от каждый раз 20.000 до 100.000 м²

Согласно изобретению решение может быть также осуществлено в соответствии с одним другим вариантом выполнения, предлагаемым в изобретении вследствие того, что исходное вещество для стабилизации значения рН слабокислых поверхностных вод в суспензии с водой вносят в подлежащий обработке водоем, который отличается тем, что для стабилизации значения рН слабокислых поверхностных вод в рН диапазоне от 5,0 до 7,5 исходное вещество из тонкой микрокристаллической осадочной породы, которая на > 85% состоит из карбоната кальция, осажденного фотосинтетическим удалением угольной кислоты и в совокупности имеет возраст от 50 до 140 млн лет, представляет собой необожженный мелкозернистый известковый продукт и исходное вещество имеет гранулометрический состав от 0,1 до 40 мкм и доля < 4 мкм при этом составляет > 50%. В особенности исходное вещество может иметь гранулометрический состав от 0,1 до 20 мкм и при этом доля < 3 мкм преимущественно составляет > 50%.

Под известковым продуктом в смысле изобретения понимают все продукты, извлеченные из карбонатных горных пород. В особенности применяемое в данном случае понятие известковый продукт должно также охватывать доломитовый известняк и доломит. Известковые продукты на основе известняка в практических испытаниях обеспечили оптимальные результаты.

Согласно изобретению в качестве исходного вещества используют преимущественно необожженный известковый продукт. Преимущественно исходное вещество в основном состоит из необожженных известковых продуктов. Однако также возможно, что исходное вещество наряду с необожженным известковым продуктом также содержит доли обожженных известковых продуктов и/или другие добавки.

В качестве особенно пригодного необожженного известкового продукта для способа в соответствии с изобретением оказался необожженный известковый продукт с долей СаСО₃ > 85 мас.%.

Природное вещество, которое этому соответствует и также находится в предусмотренной в соответствии с изобретением мелкозернистости, представляет собой, например, тонкодисперсный мел. Тонкодисперсный мел представляет собой мелкую микрокристаллическую осадочную породу, которая состоит приблизительно на > 85 мас.% из карбоната кальция, осажденного фотосинтетическим удалением угольной кислоты. Примерный возраст тонкодисперсного мела, как правило, составляет от приблизительно 50 до приблизительно 140 млн лет. Так как готовый к употреблению тонкодисперсный мел доступен в продаже, то он представляет собой особенно пригодный мелкозернистый известковый продукт для использования в способе в соответствии с изобретением.

Оказалось, что с микрокристаллической осадочной породой, такой как тонкодисперсный мел, можно приготовить очень высокодисперсное исходное вещество без дорогостоящих процессов размалывания. При этом оптимальные результаты обеспечивает микрокристаллическая осадочная порода, такая как тонкодисперсный мел, который для применения в качестве компонента исходного вещества или исходного вещества преимущественно имеет средний гранулометрический состав от приблизительно 0,01 до приблизительно 20 мкм. Доля < приблизительно 4 мкм составляет при этом преимущественно > 50%.

В качестве особенно пригодного в соответствии с изобретением необожженного известкового продукта наряду с тонкодисперсным мелом также принимают во внимание любую другую тонкую микрокристаллическую осадочную породу, которая на приблизительно > 85 мас.% состоит из карбоната кальция, осажденного фотосинтетическим удалением угольной кислоты. Преимущественно осадочная порода имеет приблизительный возраст приблизительно от 50 до приблизительно 140 млн лет. Также возможны смеси тонкодисперсного мела и других осадочных пород.

Наряду с обработкой водоемов, в общем, способ в соответствии с изобретением в особенности может служить для стабилизации рН, повышения рН и/или нейтрализации водоемов. Согласно одному предпочтительному варианту осуществления согласно изобретению исходное вещество применяют для стабилизации рН кислых водоемов. При этом кислый означает рН значение водоема меньше приблизительно 7,5, в особенности между приблизительно 2 и приблизительно 7,5.

Исходное вещество в соответствии с изобретением также пригодно для стабилизации рН слабокислых водоемов, т.е. водоемов в рН диапазоне от приблизительно 5 до приблизительно 7,5. В этом случае можно увидеть поразительное свойство предусмотренного в способе согласно изобретению исходного вещества, так как необожженные известковые продукты в качестве щелочных веществ для способов в озере до сих пор не рекомендовались в этом диапазоне рН (см. ΌΕ 102007043751 А1).

Согласно одному другому варианту осуществления способа в соответствии с изобретением водоем с сильно повышенной кислотностью сначала на первой стадии можно подвергнуть начальной нейтрализации или по меньшей мере значение рН поднять до слабокислого диапазона рН. Это можно осуществить как путем внесения необожженного известкового продукта с гранулометрическим составом торгового качества, например, известняковой муки, так и с помощью других исходных веществ, известных специалисту в данной области техники из уровня техники. Затем на второй стадии, прежде всего, для стабилизации рН и/или восстановления рН в буферном растворе, водоем обрабатывают с помощью ис- 5 024888 ходного вещества согласно изобретению, в особенности содержащего необожженный мелкозернистый известковый продукт с гранулометрическим составом с долей < приблизительно 10 мкм в > 50%.

В ходе практических экспериментов было обнаружено, что способ в соответствии с изобретением представляет собой экологически безопасное, экономичное решение для обработки в озере слабокислых водоемов. В особенности способом в соответствии с изобретением можно способствовать длительному регулированию значения рН до > приблизительно 6 при достаточно высокой степени эффективности используемого исходного вещества, также при поступлении кислотности через грунтовые воды или другие источники, в течение промежутка времени до нескольких месяцев.

В соответствии с одним предпочтительным вариантом осуществления изобретения обработка мелкозернистым необожженным известковым продуктом, предлагаемым в изобретении, соответственно исходным веществом может также использоваться исключительно для установки буферного облака в водоеме, который ранее был нейтрализован другими методами и/или уже имел собственное приемлемое значение рН.

В принципе, специалисту в данной области техники известны различные методы, которые пригодны для введения исходного вещества в подлежащий обработке водоем. Практические опыты показали, что достигаются оптимальные результаты, когда исходное вещество в суспензии с водой вносят в подлежащий обработке водоем или наносят на подлежащий обработке водоем.

Соответственно согласно одному другому варианту осуществления настоящее изобретение предоставляет водную суспензию, содержащую по меньшей мере один предлагаемый в изобретении необожженный известковый продукт, в особенности с гранулометрическим составом с долей < приблизительно 10 мкм в > 50%, для обработки водоемов. На практике суспензию в соответствии с изобретением можно примешивать незадолго до внесения в подлежащий обработке водоем. Однако также возможны готовые к употреблению, выдерживающие длительное хранение суспензии соответственно маточные смеси.

Пригодными диапазонами концентрации для используемой в способе согласно изобретению водной суспензии исходного вещества являются в особенности концентрации от приблизительно 0,1 до приблизительно 40 мас.%. Для многих применений практическим требованиям особенно удовлетворяет концентрация суспензии от приблизительно 1 до приблизительно 15 мас.%.

Из экономических и технологических соображений оказалось выгодным, если исходное вещество вносят в подлежащий обработке водоем или наносят на подлежащий обработке водоем партиями. Оптимальные объемы партий для соответствующего водоема, господствующих там условий и применяемой системы внесения можно определить с помощью опытов непосредственно на месте. На практике оказалось достоверным внесение исходного вещества в подлежащий обработке водоем партиями каждый раз от приблизительно 20 до приблизительно 500 г/м² на участки поверхности каждый раз от приблизительно 20.000 до приблизительно 100.000 м²

Если внесение исходного вещества в подлежащий обработке водоем происходит партиями, то внесение партиями можно осуществлять, например, с помощью санационных суден и/или с помощью одной или нескольких трубопроводных распределительных систем. При этом санационное судно и трубопроводная распределительная система могут также работать в чередующемся режиме для подачи исходного вещества. Согласно одному другому варианту осуществления изобретения внесение с помощью санационного судна может происходить, например, в течение дня, а ночью продолжают внесение с помощью трубопроводной распределительной системы. Равным образом возможно одновременное внесение исходного вещества с помощью санационного судна и трубопроводной распределительной системы.

На практике было проверено, если внесение происходит партиями с помощью внесения санационным судном и/или с помощью чередующегося режима работы санационного судна и трубопроводной распределительной системы.

Санационные судна для обработки кислых водоемов щелочными веществами известны, например, из \νϋ 2009/037194 А2, на описание которого тем самым делается непосредственная ссылка. Если в данном случае речь идет о санационном судне, то тем самым имеются в виду все плавсредства, которые в состоянии наносить щелочные исходные вещества на поверхность водоема или вносить их в водоем.

Практические эксперименты доказали, что особенно выгодным является внесение исходного вещества согласно изобретению с помощью плавсредств.

Соответственно этому далее изобретение предусматривает плавсредство для внесения в подлежащий обработке водоем исходного вещества согласно изобретению, в особенности необожженного известкового продукта с гранулометрическим составом с долей < приблизительно 10 мкм в > 50%, причем плавсредство имеет по меньшей мере одну запасную цистерну, которая содержит исходное вещество. Оптимальные результаты достигаются, если плавсредство по меньшей мере частично имеет признаки санационного судна, описанного в νθ 2009/037194 А2.

Другой предпочтительный вариант осуществления изобретения предусматривает внесение исходного вещества согласно изобретению с помощью трубопроводных распределительных систем.

Трубопроводные распределительные системы, пригодные для внесения щелочных исходных веществ при обработке кислых водоемов, описаны, например в ΌΕ 102009049739 А1. Тем самым на содер- 6 024888 жание данной публикации равным образом делается непосредственная ссылка.

Преимущественно при этом трубопроводная распределительная система функционирует в чередующемся режиме работы для подачи исходного вещества. При этом оказалось выгодным, когда временной интервал чередующегося режима работы трубопроводной распределительной системы с внесением исходного вещества устанавливают в зависимости от направления ветра и скорости ветра. При таком подходе можно обеспечить хорошее распределение исходного вещества.

На практике можно достичь, например, оптимальных результатов, если чередующийся режим трубопроводной распределительной системы для внесения исходного вещества устанавливают в зависимости от скорости ветра, которая должна составлять 1 м/с или менее. При более незначительной скорости ветра распределительная система трубопроводов для внесения исходного вещества при этом остается в нерабочем состоянии. В этом случае трубопроводная распределительная система может далее функционировать без внесения исходного вещества и промываться озерной водой.

Что касается времени простоя оборудования и временных интервалов чередующегося режима работы трубопроводной распределительной системы практические опыты показали, что временной интервал устанавливают преимущественно в соответствии с установленной продолжительностью работы, в особенности в соответствии с часовой продолжительностью работы, и/или с зависящим от скорости ветра временем простоя оборудования во временном интервале в Ζ (временной интервал в часах) = 3хУ (скорость ветра в км/ч)/У².

При этом время простоя оборудования для внесения исходного вещества трубопроводной распределительной системы при высоких скоростях ветра в прямой зависимости от скорости ветра при высоких скоростях ветра является короче, чем при низких скоростях ветра.

Указанное выше относительно зависимости от скорости ветра и внесения исходного вещества равным образом также относится в внесению исходного вещества с помощью санационного судна. Таким образом, предпочтительный вариант осуществления изобретения предусматривает, что при внесении санационным судном параметры внесения исходного вещества, такие как, например, количество, объемы партий, направление движения, поверхности нанесения и режим внесения, устанавливают в соответствии с силой ветра и направлением ветра.

Внесение исходного вещества может осуществляться как надводным, так и подводным распределением. В ходе практических экспериментов было установлено, что является особенно щадящим и благоприятным для еще имеющегося водного биоценоза, если в свободных, более глубоких водоемах распределение исходного вещества осуществляют над водой, в то время как у прибрежной зоны осуществляют подводное распределение исходного вещества.

С помощью исходного вещества согласно изобретению также достигают оптимальных результатов в участках водоема, труднодоступных для плавсредства или для прокладки трубопровода. Таким образом, оказалось, что образованное мелкозернистым исходным веществом в водоеме буферное облако также дрейфует в участках водоема, которые не были обработаны непосредственно. Вероятно, это заключается в особенно мелком размере частиц исходного вещества, соответственно содержащегося в нем необожженного известкового продукта, который вследствие этого становится плавучим и способным находиться во взвешенном состоянии и практически сам распределяется природным течением в водоеме. Этот эффект может быть использован особенно выгодно, если внесение исходного вещества в подлежащий обработке водоем осуществляют в природном устье или в притоке. При этом благодаря обусловленному течением распространению облака исходного вещества в водоеме происходит оптимальное распределение исходного вещества.

Далее практические эксперименты показали, что с помощью способа согласно изобретению, а также описанных выше и в зависимых пунктах формулы изобретения предпочтительных вариантов осуществления изобретения, в водоеме можно установить продуктовое или буферное облако толщиной слоя до приблизительно 10 м в течение длительного периода времени, причем значение рН в этом буферном облаке, как правило, не превышает приблизительно 7,5.

Образование буферного облака после внесения исходного вещества согласно изобретению может наблюдаться при приемлемых условиях непосредственно на месте путем аэрофотосъёмок над обработанным водоемом.

Буферное облако может быть образовано способом согласно изобретению в течение периода времени до 3 месяцев, без полного оседания долей исходного вещества на дно водоема. В особенности это относится к случаю, когда поступление кислотности через грунтовые воды или другие источники является ниже, чем щелочной потенциал буферного облака. Преимущество образования буферных облаков состоит в том, что можно избежать дорогостоящих кратковременных, следующих друг за другом последующих обработок и без проблем преодолеть длительные промежутки времени, такие как зимние периоды с покрытием водоема льдом.

С применением способа согласно изобретению в значительной мере избегают недостатков возможного нанесения ущерба биоценозу, неблагоприятных степеней эффективности, возможных передозировок, высоких общих издержек и в особенности скорого повторного окисления. В заключение, с помощью предлагаемого способа в целом можно добиться требующей меньших затрат стабилизации рН, а также в

- 7 024888 особенности последующего ухода благодаря применению необожженных известковых продуктов.

Принцип изобретения поясняется подробнее в дальнейшем при помощи примеров. Пример 1

Необходимо обработать озеро на месте выработанного открытым способом карьера с объемом в 10 млн. м³, которое в течение периода времени в 6 месяцев вследствие влияния грунтовых вод подкислялось с исходного значения рН в 7 до значения рН в 5,8. До нового достижения значения рН в 7 определяется потребность в нейтрализации в 0,3 ммоль/л.

Для обработки карьерного озера в качестве исходного вещества используют тонкодисперсный мел с долей СаСО₃ в 90 мас.%. Гранулометрический состав исходного вещества определяют лазерным дифракционным сенсором (Не1о8, фирма 8утра!ес). Значение Ό-50 исходного вещества составляет между 2 и 4 мкм. Исходное вещество имеет гранулометрический состав в < 20 мкм. Общую степень эффективности исходного вещества определяют в экспериментальном опыте с 80%.

Для применения для обработки озера идет приблизительно 650 т тонкодисперсного мела. Исходное вещество перевозят с помощью грузового автомобиля с цистерной к берегу и здесь партиями по 6 т вдувают в запасную цистерну распределительного судна и из нее в виде 4%-ной суспензии исходного вещества в течение промежутка времени в 20 мин с 150 м³ озерной воды распределяют на водную поверхность в 1.500 м длиной и 40 м шириной (60.000 м²) с количеством внесения в 100 г/м². После каждого повторного наполнения запасной цистерны распределительного судна происходит нанесение суспензии исходного вещества на другую область озерной поверхности. Как правило, внесение суспензии исходного вещества на одинаковую поверхность озера осуществляют только один раз в день.

Общее количество исходного вещества вносят в водоем за промежуток времени прибл. в 2 недели. После осуществления способа значение рН составляет приблизительно 7,0 и кислотный потенциал в виде значения К₈ 4,3 приблизительно 0,45 ммоль/л. С помощью способа согласно изобретению можно достичь стабилизации и улучшения качество воды, как относительно значения рН, так и кислотного буфера благодаря обработке, предлагаемой в изобретении.

За распространение вносимой суспензии исходного вещества санационным судном под и над водной поверхностью следят с помощью аэрофотосъёмки. Наблюдается, что соответственно направлению течения и ветра буферное облако также дрейфует в участках озера, которые являются труднодоступными для санационного судна и поэтому не могут быть обработаны непосредственно.

Посредством обработки кислотного потенциала до достижения значения рН 7 и дополнительной установки буферного облака с общей массой неизрасходованного тонкодисперсного мела приблизительно 220 т в водной массе при остающемся одинаковым поступлении кислотности в водную массу повторная последующая обработка требуется снова только приблизительно через 9 месяцев.

Пример 2 (сравнительный пример).

Озеро, образованное на месте выработанного открытым способом карьера, имеет слабокислое значение рН. В качестве исходного вещества для обработки озера применяли необожженную известняковую муку со значением Ό-50 > 12 мкм. Исходное вещество вносили в водоем с помощью плавсредства. Большая часть исходного вещества оседала на дно озера, не вступив в реакцию. После обработки в непосредственной области внесения наблюдалась кратковременная нейтрализация участка озера. Вследствие притока кислых грунтовых вод через короткое время после обработки произошло повторное окисление озера, вследствие которого требовалась новая обработка.

Выше изобретение было описано примерно с помощью примеров осуществления. При этом понимается, что изобретение не ограничивается описанными примерами осуществления. Более того, для специалиста в данной области техники в рамках изобретения имеются многообразные возможности для вариаций и модификаций, и объем охраны изобретения в особенности устанавливается нижеследующей формулой изобретения.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Способ обработки водоемов, причем исходное вещество вносят в подлежащий обработке водоем, отличающийся тем, что исходное вещество содержит необожженный известковый продукт, причем необожженный известковый продукт имеет гранулометрический состав с долей < приблизительно 10 мкм в > 50%.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что необожженный известковый продукт имеет гранулометрический состав с долей < приблизительно 4 мкм в > 50%, в особенности с долей < приблизительно 3 мкм в > 50%.
3. Способ по одному из пп.1 или 2, отличающийся тем, что необожженный известковый продукт имеет гранулометрический состав со средним размером частиц от приблизительно 0,05 до приблизительно 40 мкм, в особенности со средним размером частиц от приблизительно 0,05 до приблизительно 20 мкм.
4. Способ по одному из пп.1-3, отличающийся тем, что необожженный известковый продукт представляет собой необожженный известковый продукт с долей СаСО₃ от > приблизительно 85 мас.%.
5. Способ по одному из пп.1-4, отличающийся тем, что необожженный известковый продукт пред- 8 024888 ставляет собой тонкодисперсный мел.
6. Способ по одному из пп.1-5, отличающийся тем, что обработка водоема означает стабилизацию рН, повышение рН и/или нейтрализацию.
7. Способ по п.6, отличающийся тем, что исходное вещество для стабилизации рН слабокислых водоемов используют в рН диапазоне от приблизительно 5 до приблизительно 7,5.
8. Способ по одному из пп.1-7, отличающийся тем, что исходное вещество в суспензии с водой вносят в подлежащий обработке водоем или наносят на подлежащий обработке водоем.
9. Способ по одному из пп.1-8, отличающийся тем, что исходное вещество вносят в водоем порционно с помощью санационного судна и/или с помощью трубопроводной распределительной системы или с помощью чередующегося режима работы санационного судна и трубопроводной распределительной системы.
10. Способ по одному из пп.1-8, отличающийся тем, что временной интервал чередующегося режима работы трубопроводной распределительной системы устанавливают в зависимости от скорости ветра, которая должна составлять 1 м/с или менее.
11. Применение необожженного известкового продукта, в котором размер частиц, составляющих 50% и более, не превышает 4 мкм, для стабилизации рН слабокислых водоемов в рН диапазоне от 5 до 7,5.