HU227260B1 - Hydraulic slurry collecting apparatus for cleaning open water - Google Patents

Abstract

A találmány tárgya hidraulikus iszapmentesítő berendezés, különösen élővizekből történő iszapkiemelésre, amely berendezés az anyagszállítást zagyszivattyúval biztosító kotróhajóból, a rajta elrendezett vágófejben végződő, ráccsal szerelt daruval emelhető-süllyeszthető szívócsővel, valamint cölöpökkel van ellátva és a hozzákapcsolt osztályozó- és zagysűrítő egységből van összerendezve. A berendezés kotróhajójának (10) szívócsövébe (13) a kőleválasztást biztosító kőszekrény (15) van be- iktatva, és e szívócső (13) vége az osztályozó- és zagysűrítő egység (20) holttér nélküli nyomástávadóval (23) ellátott homogenizáló- és elősűrítő tartályára (22) épített ívszitája (21) fölé van vezetve. A homogenizáló- és elősűrítő tartályhoz (22) a zagyvezetékbe (30) épített zagyszivattyún keresztül van csatlakoztatva a hidrociklon (25), az ultrahangos áramlásmérő (28) és a pálcás lamellás zagysűrítő (26). A pálcás-lamellás zagysűrítő (26) alá a kihordószalag (27) feladóvége van beállítva. 1. ábra A leírás terjedelme 6 oldal (ezen belül 1 lap ábra)

Description

A találmány tárgya hidraulikus iszapmentesítő berendezés, különösen élővizek iszapjának eltávolítására.

Az élővizekben végbemenő mechanikai, biológiai, kémiai stb. folyamatok eredményeképpen finom szemcsés iszap keletkezik, amely akkumulálódik és rontja az élővíz minőségét. A Balaton esetében körülbelül 1,5 milliárd m³ felgyűlt iszap veszélyezteti közvetve az emberek és az élővilág életét, illetve jelentősen csökkenti a tó idegenforgalmi vonzerejét. A felgyűlt iszapot időnként el kell távolítani. Az iszapkotrás technológiája - mind a mechanikus és a hidraulikus technológia már jól kidolgozott, azonban a jelenleg alkalmazott eljárások közös jellemzője, hogy nincs technológiai zagysűrítés és osztályozás, a kitermelt kis szárazanyag-tartalmú iszapot zagytérre juttatják, amelynek víztartalma hosszú idő alatt csökken. A Balaton és sok más élővíz esetében az iszap nagy mennyiségű homokot is tartalmaz, amelynek eltávolítása károsítja az élővizet. Az iszapkivétel ugyanis az élővíz talajával keveredve valósul meg, így ez a hasznos összetevő is kikerül az eltávolítandó anyaggal együtt. Pótlása külső anyagokból (folyamhomok, bányahomok stb.) nem engedhető meg az élővíz - különösen igaz a Balaton esetében - biológiai egyensúlyának veszélyeztetése miatt. A Tihanynál kijelölt - víz alatti zátonyból - a strandok kotrás utáni kiegészítésére szükséges anyagok biztosítása a kotrási ár háromszorosáért, távolabbi helyek esetén négyszereséért történik. A kitermelt iszap hasznosíthatóságát a jelentős víztartalom nagymértékben gátolja, nagyobb szállítási távolságok esetén a hasznosítást gazdaságtalanná teszi. Jelentős műszaki nehézséget a finomszemcsés iszap technológiai sűrítése jelent, amelyre eddig nem volt kielégítő megoldás.

A szakirodalomban és a gyakorlatban számos iszapmentesítő, zagysűrítő eljárás ismeretes.

A 207 273 lajstromszámú szabadalmi leírás olyan iszapvíztelenítő berendezést ismertet, amelynek pelyhesítő-adagoló, -oldó és -bekeverő berendezése van. Ilyen megoldás nem jöhet szóba élővizek iszapmentesítésére a biológiai egyensúlyt veszélyeztető adalék anyagok miatt.

Úszó iszapkezelő művet ismertet az US 3 656 624 lajstromszámú szabadalmi okirat. Az iszapkezelés szeparátorának szerves része a terjedelmes és bonyolult ülepítőrendszer, aminek következtében az úszóberendezés nehezen szállítható.

A zagykezelésben ismert megoldás a zagy sűrítésére a vibráció felhasználása. A vibrációkeltésre elterjedten alkalmazzák a különféle alakú és méretű pálcákból összerendezett szerkezeteket. Zagykezelésre kialakított pálcás zagysűrítő berendezést ismertet az US 3 810 549 számú szabadalmi okirat.

Ugyancsak pálcás zagysűrítő berendezést mutat be az US 4 104 168 számú szabadalmi dokumentum.

E megoldások bár különböző vibrált pálcarendszerrel vannak ellátva, továbbá a tömörödött zagy kihordását, illetve ürítését eltérő módon oldják meg - az US 3 810 549 számú egyszerű elzárószerelvénnyel, az US 4 104 168 számú egy kihordószalaggal - azonosak abban, hogy nem alkalmasak a zagysűrítési folyamat kézben tartására, azaz a tartályban kialakuló koncentráció függvényében sem a feladást, sem a tömörített zagy kihordását nem képesek szabályozni. A nagyon finom szemcséket tartalmazó, szuszpenziók sűrítésénél a sűrítési folyamat szabályozásának megoldása hosszas kutatómunka eredménye.

A jelen találmány szerinti iszapmentesítő berendezés kidolgozását a feltalálók által kifejlesztett pálcás-lamellás zagysűrítő berendezés (Faitli J. - Csőke B. - Biczó Cs. Z. - Endresz I.: Pálcás-lamellás zagysűrítő a hidraulikusan kitermelt élővízi iszapok víztelenítésére) kifejlesztése tette lehetővé.

A találmány célja az ismertetett megoldások hátrányainak kiküszöbölése, azaz olyan iszapmentesítő berendezés kialakítása, amely lényegében hagyományos kotróhajóhoz kapcsolt vízen úszó osztályozó és zagysűrítő, amelynek segítésével a leválasztott homok és víz közvetlenül visszavezethető az élővízbe, a finomszemcsés iszap víztartalma jelentősen csökkenthető, a sűrített iszap egyszerű módszerrel rakodható és szállítható.

A találmány azon a felismerésen alapul, ha egy átalakított - önmagában ismert - kotróhajóhoz osztályozó- és zagysűrítő egységet csatlakoztatunk - amely lényegében egy homogenizáló- és elősűrítő tartályból, hidrociklonból, a besűrítést végző pálcás-lamellás zagysűrítőbői és egy kihordószalagból van összerendezve - a kitűzött célt elértük.

A találmány tehát hidraulikus iszapmentesítő berendezés, különösen élővizekből történő iszapkiemelésre, amely berendezés az anyagszállítást zagyszivattyúval biztosító kotróhajóból, amely hajó a rajta elrendezett vágófejben végződő, ráccsal szerelt daruval emelhető-süllyeszthető szívócsővel, valamint cölöpökkel van ellátva, és a hozzákapcsolt osztályozó- és zagysűrítő egységből van összerendezve.

A találmányt az jellemzi, hogy a szívócsőbe a kőleválasztást biztosító kőszekrény van beiktatva, és e szívócső vége az osztályozó- és zagysűrítő egység holttér nélküli nyomástávadóval ellátott homogenizáló- és elősűrítő tartályára épített, célszerűen 4-8 mm-es nyílással kialakított ívszitája fölé van vezetve. A homogenizáló- és elősűrítő tartályhoz a zagyvezetékbe épített zagyszivattyún keresztül van csatlakoztatva a hidrociklon, az ultrahangos áramlásmérő és a pálcás-lamellás zagysűrítő. Ez utóbbi alá a kihordószalag feladató vége van beállítva.

A találmány szerinti hidraulikus iszapmentesítő berendezés egy előnyös kiviteli példájánál az osztályozóés zagysűrítő egység, keretszerkezetével úszó pontonra van daruzva.

A találmány szerinti hidraulikus iszapmentesítő berendezés egy másik előnyös kiviteli példájánál az osztályozó- és zagysűrítő egység oldható kötéssel nehéz gépek szállítására alkalmas utánfutóra van építve.

A találmány szerinti hidraulikus iszapmentesítő berendezés egy következő előnyös kiviteli példájánál az osztályozó- és zagysűrítő egység vízbeálló rámpákon van a vízbe telepítve.

A találmány szerinti hidraulikus iszapmentesítő berendezés egy előnyös kiviteli példájánál a hagyományos hidraulikus kotróhajó után van kötve a vízen úszó

HU 227 260 Β1 osztályozó- és zagysűrítő egység, amelynek segítségével a leválasztott homok és víz közvetlenül visszavezethető az élővízbe, a finom szemcsés iszap víztartalma jelentősen csökkenthető, a sűrített iszap egyszerű mechanikus módszerrel rakodható és szállítható. A vízen úszó berendezésből egyedül a sűrített iszapot kell a partra szállítani, a lecsökkentett víztartalom pedig lehetővé teszi az iszap hasznosítását.

A találmány szerinti hidraulikus iszapmentesítő berendezés kifejlesztése során alkalmazott első elv, hogy a technológiát az élővízen kell üzemeltetni, amit egyrészt a gazdaságosság indokol, mivel azokat az anyagokat, amelyeket nem kell eltávolítani, de a kotrás során kitermelik őket - például víz - nem kell ki-, illetve elszállítani nagy távolságokra. Továbbá nagyon fontos szempont, hogy az élővízből eltávolított és a partra szállított anyagokat az érvényben lévő törvényi szabályozás alapján minősíttetni kell és a hasznosításukat és kezelésüket a vonatkozó előírások szerint kell végezni. Ha azokat az anyagokat, amelyeket nem kell eltávolítani az élővízből, nem szállítjuk ki a partra, akkor ezek a problémák elkerülhetők.

Különösen a Balaton esetében igaz, hogy az iszapkotrás során kitermelt homok eltávolítása káros a tó szempontjából, gyakran külön homokpótlásra van szükség, amely igen nehéz, mivel idegen anyagokat kell a tóba juttatni. Ezért a találmány szerinti hidraulikus iszapmentesítő technológia része egy homokleválasztó rendszer, amely fő eleme a hidrociklon. A hidraulikus kotrás során a kitermelt zagy koncentrációja erősen fluktuál, a hidrociklon üzeme viszont különösen érzékeny az állandó koncentrációjú feladásra, mivel a ciklonban a stabil légmag kialakulásához közel állandó anyagáramokra van szükség. Ezért a ciklon elé homogenizálótartályt és külön feladószivattyút kell beépíteni. A homogenizálótartály egyúttal elösűrítésre is felhasználható, ezért szabályozni kell az üzemét, a tartályban lévő átlagos koncentráció érzékelésére - a tartály aljába - holttér nélküli túlnyomás távadót célszerűen holttér nélküli túlnyomás távadót lehet beépíteni. A hidrociklont a pálcás-lamellás zagysűrítő megfelelő magasságában kell elhelyezni, így a ciklon finomszemcsés (iszap) felső terméke már gravitációsan kerül a következő fokozatba, az iszapsűrítőbe, míg az atmoszférára történő alsó kifolyás, azaz a homok vissza az élővízbe. Ezáltal az osztályozó és zagysűrítő technológia mindössze egy szivattyúval üzemeltethető.

A hidrociklon finom terméke az iszap (<100 μίτι), amelynek a víztelenítése tisztán mechanikus úton igen nehéz feladat. A találmány szerinti hidraulikus iszapmentesítő berendezés kifejlesztését a pálcás-lamellás zagysűrítő kidolgozása tette lehetővé. A pálcás-lamellás zagysűrítő három fokozatból áll, elsőként lamellás elősűrítő növeli a koncentrációt a hátráltatott ülepedés tartományáig, majd vibrált pálcarendszer segíti az ülepedést és a kompressziót. A sűrített iszapot szabályozott fordulatszámú szállítócsiga szállítja ki az iszapsűrítőből állítható nyitás-nyomású szelep ellenében. A pálcás-lamellás zagysűrítő terméke a víztelenített iszap már olyan kevés vizet tartalmaz, hogy egyszerű mechanikus módon rakodható és szállítható. A találmány szerinti berendezés célszerűen gumihevederes szállítóberendezéssel - uszályba vagy közvetlenül a partra szállítja a sűrített iszapot.

Az iszapmentesítő technológia kidolgozása során további elv az, hogy a berendezések mobil kivitelűek és közúton szállíthatóak legyenek. Célszerű a zagysűrítő és osztályozóegységet egy daruzható egységbe építeni, amely oldható kötéssel daruzható egy nehézgépek szállítására alkalmas utánfutóra. Ezáltal a zagysűrítő és osztályozóegység alkalmazható a következő esetekben is:

1. a zagysűrítő és osztályozóegységet a saját keretszerkezeténél fogva lehet az úszó pontonra daruzni.

2. Az utánfutó a ráépített osztályozó- és zagysűrítő egységgel együtt gurul a pontonra.

3. Strandkotrások esetén az utánfutó a ráépített osztályozó- és zagysűrítő egységgel együtt, vízbeálló rámpákon beáll a vízbe.

A találmány szerinti hidraulikus iszapmentesítő berendezést az 1. ábrán szemléltetjük. A hidraulikus iszapmentesítő berendezés két fő része a kotróhajó és a osztályozó- és zagysűrítő egység.

A találmány szerinti hidraulikus iszapmentesítő berendezést az 1. ábra alapján az alábbiakban ismertetjük. Amint az ábrán látható, a találmány szerinti hidraulikus iszapmentesítő berendezés egyik alkotórésze az önmagában ismert hidraulikus 10 kotróhajó, amelyet egy kőfogóval egészítünk ki. A berendezést az iszap szállítási iránya alapján célszerű bemutatni, így első lépés a jövesztés. A mederfenék lazítását a 11 vágófej végzi, majd a 12 rácson keresztül kerül az iszap a 13 szívócsőbe. A hajó elejére szerelt 14 daru és egy flexibilis csőszakasz segítésével a kotrási mélység szabályozható. Az áramló iszap-víz szuszpenzió útjába ezt követően a 15 kőszekrény van beépítve, amely egy téglatest alakú doboz, ahol alul folyik be az iszap, majd felül távozik, közben egy ferde rács választja le a nagyobb darabokat. Az összegyűlt anyag a betét kiemelésével egyszerűen eltávolítható. A szállítást a 16 zagyszivattyú végzi, amelyet célszerűen dízelmotor hajt. A hajó részben önjáró, mivel hidraulikus mozgatórendszer segítésével a 17 cölöpöket képes a mederfenékbe nyomni, így az úgynevezett „söprűzéssel” pásztázza végig a kotrási területet.

A 10 kotróhajó vontatja a 20 osztályozó- és zagysűrítő egységet, amely 30 úszó pontonokra van szerelve. A kotróhajóról a szállítócsövön érkező zagyot a 22 homogenizáló- és elősűrítő tartály fölé épített 21 ívszitára vezetjük. A 21 ívszita feladata a 20 osztályozó- és zagysűrítő egység védelme a 12 rácson és a 14 kőszekrényen átjutó nagyobb szerves anyagoktól és nagyobb méretű szemektől. A 21 ívszitát célszerűen 4-8 mm nyílásúra terveztük. A 21 ívszita felső terméke, azaz a leválasztott nagyobb részek átmeneti tárolás után visszakerülnek az élővízbe, a veszélyes, vagy a hasznosítható anyagok manuálisan kinyerhetők.

A 20 osztályozó- és zagysűrítő egység fontos eleme a homok és iszap elválasztására szolgáló osztályozó3

HU 227 260 Β1 rendszer, amely központi eleme a 25 hidrociklon. A hidrociklon feladásában a koncentráció homogenizálására szolgál a 22 homogenizáló- és elősűrítő tartály. Az osztályozórendszer és a 10 kotróhajó kapacitását össze kell hangolni. Könnyen ülepedő iszapok esetén a homogenizálótartály elösűrítésre is alkalmas, ilyenkor a túlfolyás jellemzően víz, ami közvetlenül visszakerül az élővízbe. A 22 homogenizáló- és elősűrítő tartályban az átlagos koncentrációt a 23 holttér nélküli túlnyomás távadóval érzékeljük, amelynek a jele felhasználható szabályozásra. A 22 homogenizáló- és elősűrítő tartályból a 24 zagyszivattyú szállítja a homogenizált iszapot a 30 zagyvezetéken a 25 hidrociklonra. A 25 hidrociklon alsó kifolyása atmoszferikus nyomásra szabadon történik, a leválasztott homok és az alulfolyó víz egy kúpon, majd csővezetéken keresztül visszakerül az élővízbe. A 25 hidrociklon felső terméke, az iszap gravitációsan kerül feladásra a 26 pálcás-lamellás zagysűrítőbe. A 26 pálcás-lamellás zagysűrítő felső terméke, a tisztított víz visszakerül az élővízbe, a sűrített iszapot pedig célszerűen a 27 gumihevederes szállítóberendezés szállítja uszályba vagy közvetlenül a partra.

A berendezés üzemeltetéséhez folyamatszabályozás szükséges, amelyben a kotort iszap jellemzőihez kell a teljes rendszer, illetve a három főelem azonos (a 10 kotróhajó, a 22 homogenizáló- és elősűrítő tartály, a 26 pálcás-lamellás zagysűrítő) kapacitását szabályozni. A szabályozáshoz a térfogatáram alapjelet célszerűen a csőre kívülről szerelt 28 ultrahangos áramlásmérő az átlagos koncentráció jelet pedig a tartályok aljába épített 23 holttér nélküli nyomás távadó szolgálja.

A leírtak alapján belátható, hogy a találmánnyal a kitűzött célt elértük.

Claims (4)

1. SZABADALMI IGÉNYPONTOK

   1. Hidraulikus iszapmentesítő berendezés, különösen élővizekből történő iszapkiemelésre, amely berendezés az anyagszállítást zagyszivattyúval biztosító kotróhajóból, amely hajó vágófejben végződő, ráccsal szerelt daruval emelhető-süllyeszthető szívócsővel, valamint cölöpökkel van ellátva, és a hozzákapcsolt osztályozó- és zagysűrítő egységből van összerendezve, azzal jellemezve, hogy kotróhajójának (10) szívócsövébe (13) a kőleválasztást biztosító kőszekrény (15) van beiktatva és e szívócső (13) vége az osztályozó- és zagysűrítő egység (20) holttér nélküli nyomás távadóval (23) ellátott homogenizáló- és elősűrítő tartályára (22) épített, célszerűen 4-8 mm-es nyílással kialakított ívszitája (21) fölé van vezetve, továbbá a homogenizáló- és elősűrítő tartályhoz (22) a zagyvezetékbe (30) épített zagyszivattyún (24) keresztül van csatlakoztatva a hidrociklon (25), az ultrahangos áramlásmérő (28) és a pálcás-lamellás zagysűrítő (26), és az utóbbi alá a kihordószalag (27) feladóvége van beállítva.
2. 2. Az 1. igénypont szerinti hidraulikus iszapmentesítő berendezés, azzal jellemezve, hogy az osztályozóés zagysűrítő egység (20) keretszerkezetével úszó pontonra van daruzva.
3. 3. Az 1. igénypont szerinti hidraulikus iszapmentesítő berendezés, azzal jellemezve, hogy az osztályozóés zagysűrítő egység (20) oldható kötéssel nehézgépek szállítására alkalmas utánfutóra van építve.
4. 4. Az 1. igénypont szerinti hidraulikus iszapmentesítő berendezés, azzal jellemezve, hogy az osztályozóés zagysűrítő egység (20) vízbeálló rámpákon van a vízbe telepítve.