LU102339B1 - Technologie für die Verarbeitung von Flusssedimenten durch die Zuführung eines mikrobiellen Additivs - Google Patents

Abstract

Der technologische Prozess des Recyclings von Flusssedimenten durch das Einbringen des mikrobiellen Zusatzstoffes (M) löst das Problem der Verschmutzung von Fluss-, See- und anderen Bodensedimenten. Die Erfindung schlägt die Entfernung von Sedimenten (S) vor, die dann auf dem Sieb (SO) abgelassen, durch das Sieb (SI) geleitet und bis zu 25% des Trockensubstanzgehaltens entwässert werden. Das Sediment (S) wird dann in der Mühle (MS) gemahlen und durch das Sieb (SD) geleitet. Das getrocknete und gemahlene Sediment (S) wird der Mühle (ME) zugeführt, wo der mikrobielle Zusazsstoff (M), das durch Extraktion aus Meeresalgen gewonnen wird, bis zu einem Verhältnis von 0.2 bis 0.3 kg mikrobieller Zusatzstoff (M) pro 1 m3 Sediment (S) eingebracht wird. Der mikrobiologische Zusatzstoff (M) oxidiert und reinigt zusätzlich das Sediment (S). Nach 7 Tage Alterung eignet sich das Sediment (S) als Industrieverbundstoff, für künstliche Böden oder für andere Bauhalbzeug- und Fertigbauprodukte.

Description

Technologie für die Verarbeitung von Flusssedimenten durch die Zuführung eines mikrobiellen Additivs Der Kern der vorgeschlagenen Erfindung ist die technische Erfindung der Technologie zur Verarbeitung von Flusssedimenten zu einem neuen Produkt, das für Konstruktionszwecke durch Zugabe von mikrobiellen Zusatzstoffen verwendet wird.

Diese technische Erfindung ermöglicht die Umwandlung von Flusssedimenten (im Folgenden Sedimente S), die Abfälle darstellen, die sich in Flussbetten und Flussbecken ansammeln und die ohne weitere Verarbeitung nicht verwendet werden können.

Der Schutz der Lebensumwelt und der natürlichen Ressourcen wird zu einem unvermeidlichen Engagement der menschlichen Gesellschaft, die allein für die unannehmbare Umweltverschmutzung und die Ressourcenverknappung verantwortlich ist.

Festkörperemissionen (Abfall, Abwässer, Schwemmstoffe usw.) verursachen bleibende Schäden an allen Umweltkomponenten und untergraben so deren Qualität für den Menschen und alle Lebewesen.

Auf der anderen Seite stellen sie unnötige Material- und Energieverluste für das verarbeitende Gewerbe dar, das mit einem zunehmenden Rohstoffmangel konfrontiert ist.

Eine nachhaltige Nutzung sowohl im Produktions- als auch im Anwendersegment ist notwendig und hat derzeit keine Alternative.

Um die anspruchsvollen Umweltziele einer Recyclinggesellschaft durch einen umfassenden Abfallbewirtschaftungsansatz zu erreichen, müssen wir in der Lage sein, die effiziente Nutzung dieser Ressourcen zu organisieren, was durch den Einsatz weniger natürlicher Werkstoffe und eine effizientere Verwendung von Produkten zu einem höheren Wert führen soll.

Die Sicherstellung der Versorgung mit nachhaltigen Rohstoffen, insbesondere kritischen Rohstoffen, ist daher eine der Voraussetzungen für diesen Übergang.

Die kommunale Abwasserbehandlung erzeugt weltweit eine große Menge an Schlamm, und bei der Ansammlung von Gewässern, insbesondere in Flussbetten und Becken, gibt es mehrere Millionen m° alluviale Ablagerungen oder Sedimente aus Gewässern, die das Energiepotenzial des Wassers für die Stromerzeugung verringern, das Hochwasserrisiko stromabwärts erhöhen und in mehrfacher Hinsicht die ökologische Belastung der Umwelt darstellen (Anhäufung von Schadstoffen, Überwuchs von Pflanzen in aquatischen Ökosystemen usw.). Aufgrund der strategischen Bedeutung der dringenden Notwendigkeit, die Bewirtschaftung von drei Abfallarten zu behandeln, für die das vorgeschlagene Patent eine umfassende Lösung durch eine spezielle Verarbeitung bietet (sowohl hinsichtlich der großen Mengen an erzeugten Abfällen als auch der hohen Kosten für deren Behandlung), und zwar durch die Verwendung der Produkte der Verarbeitung dieser Abfälle zum Bau neuer Hochwasserdämme sowie der erforderlichen Infrastrukturen, glauben wir, dass die in diesem Dokument vorgestellten Aktivitäten sowohl für Unternehmen als auch für Länder eine Gelegenheit bieten, diese Fragen in einer ökologisch akzeptablen und wirtschaftlich vertretbaren Weise angemessen zu regeln. Die vorliegende Erfindung zeigt den technologischen Prozess der Umwandlung von Sedimenten S in ein neues umweltfreundliches halbfertiges Bauprodukt oder - in einigen Fällen - in ein Produkt, das im Bauwesen zur Auffüllung und Verfüllung, als (Deponie-) Abdeckmaterial, zur Verfüllung von Hohlräumen usw. verwendet werden kann. Bei der Prüfung von Patentdatenbanken und anderer Literatur konnte keine identische oder ähnliche technische Erfindung gefunden werden, die die vorliegende Erfindung beschreiben würde. Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden zunächst anhand des folgenden Bildes beschrieben:

1. Bild 1 zeigt einzelne Technologiestufen als Organisationsschema oder grafische Darstellung des gesamten technologischen Prozesses.

Die wichtigsten technischen Merkmale der vorliegenden Erfindung sind im Folgenden beschrieben.

DARSTELLUNG der vorliegenden Erfindung - TECHNOLOGIE ZUR RÜCKVERWERTUNG von Flußablagerungen und anderen Wassersedimenten S in neue Produkte oder Halbfabrikate, die als zuverlässige Materialquelle für Bauzwecke dienen . können ( Auffüllung und Verfüllung, Schichten, die unterhalb der Fundamente ausgebreitet werden, usw.). Als Einleitung stellen wir die einzelnen Elemente des technologischen Prozesses (das Sediment S und den mikrobiellen Zusatzstoff M) vor: SEDIMENT S: Bezeichnet Flussschlamm, Seenschlamm oder andere Schlammablagerungen, die sich aufgrund der Schwerkraft und zu niedriger Wasserdurchflussraten auf dem Grund von Flüssen und Bächen, Seebetten oder Böden anderer Gewässer, Becken, Flussbetten usw. niederlassen; Schlammstagnation in Flussbetten und Bildung von Flusssediment ist ein natürlicher Prozess, der in jedem Wasserstrom in verschiedenen Stadien stattfindet.

Das Erosionsphänomen in Flüssen ist der Hauptgrund für die Bildung von Flusssediment.

Der Fluss und seine Nebenflüsse waschen das Küstenmaterial weg und verlagern es flussabwärts.

Das im Wasserkörper schwebende Material besteht nicht nur aus anorganischen Verwitterungsprodukten, sondern auch aus organischen Stoffen.

Letztere sind eine komplexes Gemisch aus hoch- und niedermolekularen Stoffen, die von Flussufern und Seeufern weggeschwemmt werden (Allochtone) und Materialien, die durch biologische Aktivität im Fluss selbst gebildet werden (indigener Ursprung). In Bezug auf die Biodiversität stellt Flusssediment eine komplexe ökologische Nische dar.

Mikroorganismen führen eine Reihe von Stoffwechselprozessen durch, die sich auf den Abbau von organischem Material und damit auf die Nahrungsketten in Flüssen auswirken.

Das Sediment ist ein wesentlicher, integraler und dynamischer Teil des Flussökosystems, der den globalen Nährstoffkreislauf maßgeblich beeinflusst.

Flussstauhaltungen verändern diese natürliche Flusssedimentdynamik.

Die Sedimentationsrate wird lokal im Stausee beschleunigt und kann daher entlang des Flussbeckens deutlich reduziert werden.

Sedimentrückgang entlang der Flussströmung und übermäßige Sedimentanreicherung hinter Dämmen ist ein ernstes wirtschaftliches und ökologisches Problem.

Aus Sicht von Wasserkraftwerken reduziert die Sedimentansammlung das Wasservolumen im Stausee, sie kann die Turbinen beschädigen und die Stromerzeugung deutlich reduzieren (Kondolf M., 1997). Der Kern der vorliegenden Erfindung ist die Art und Weise der Entfernung und Wiederverwertung von Sedimenten S mit mikrobiellen Zusätzen zu einem neuen Halbfabrikat für das Bauwesen, das als fertiges Bauprodukt in bestimmten Bauvorgängen verwendet werden kann.

Beim Baggern kommen Sedimente S mit Sauerstoff aus der Atmosphäre in Kontakt, wodurch ihre Oxidation beschleunigt wird.

Mit verschiedenen Verfahren des mechanischen Entfernens, Zerkleinerns und Vermischens von Sedimenten S in der Atmosphäre mit Mikroorganismen oder mikrobiellen Zusatzstoffen M kann der Prozess weiter beschleunigt werden, was im vorliegenden Erfindungsvorschlag ausführlich beschrieben wird.

Die Methode, die Bedingungen und die Menge des mikrobiellen Zusatzstoffes M, der in den Prozess eingebracht und unten beschrieben wird, sind entscheidend für das Erreichen des Zieles, Sediment S in ein Bauprodukt umzuwandeln, wie die Technologie in der vorliegenden Patentanmeldung beschrieben wird.

Der mikrobielle Zusatzstoff M selbst ist nicht Gegenstand dieser Patentanmeldung, da seine Herstellung bereits ein bekannter Stand der Technik ist.

MIKROBIELLER ZUSATZSTOFF M: Beschreibung des mikrobiellen Zusatzstoffes M: Das biologische Präparat oder der mikrobielle Zusatzstoff M, der in der Behandlung von Abfällen oder Sedimenten S durch Mineralisierung verwendet wird, beschleunigt den Prozess der Fermentation und Zersetzung von organischem Material.

Das Konzentrat des mikrobiellen Zusatzstoffes M wird durch Extraktion aus Meeresalgen gewonnen.

Die Technologie zur Extraktion des mikrobiellen Zusatzstoffes stellt einen Stand der Technik dar und ist daher nicht Gegenstand dieser Patentanmeldung.

Dieses Konzentrat des mikrobiellen Zusatzstoffes M wird mit Wasser im Massenverhältnis 1:200 (1 Einheit Konzentrat in 200 Einheiten Wasser verdünnt) vorgemischt oder verdünnt.

Beschreibung der technologischen Stufen der vorgeschlagenen Erfindung: STUFE I: ENTFERNUNG DURCH AUSBAGGERN Fluviale oder andere Sedimente S werden mit einem Bagger oder mit anderen bekannten Methoden entfernt.

Nachdem das Sediment S im Sieb SO abtropft, wird das Wasser in den Fluss zurückgeleitet.

Das abgelassene Sediment S wird dann durch das Sieb SI geleitet, um den größten Teil der Fremdstoffe zu entfernen (Steine, Äste usw.). STUFE II: ENTWÄSSERUNG Das Sediment S wird dann in einem Dehydrierungsdekanter DK entwässert.

Dabei entstehen zwei getrennte Fraktionen: Trockene Sedimente S und Prozesswasser TV.

Das Prozesswasser TV kann sicher in den Strom zurückgeleitet werden.

STUFE III: ZERKLEINERN Das dehydrierte Sediment S wird in einer Mühle MS auf eine Fraktion kleiner oder gleich 50 mm Korngröße gemahlen und durch das Sieb SD gesiebt.

Es ist wichtig, dass in der Entwässerungs- und Zerkleinerungsstufe eine Fraktion des Sediments S mit Partikeln, die feiner als die Korngröße D50 sind, mit einem Trockensubstanzgehalt von mehr als 25% erhalten wird.

Der auf dem Sieb SD verbleibende unzerkleinerte Rückhalt wird nach dem gleichen Verfahren erneut gemahlen, bis er das Sieb SD durchläuft, um die maximale Korngröße D50 zu erhalten.

STUFE IV: VERMISCHEN Das gesiebte und dehydrierte Sediment S mischen, indem der zuvor in Wasser verdiinnte mikrobielle Zusatzstoff M in einem Massenverhältnis von 1:200 hinzugegeben wird.

Das mikrobielle Zusatzstoff M wird durch die Düsen BS kontinuierlich im Verhältnis von 0.2 bis 0.3 kg mikrobiellem Zusatzstoff M pro 1 m* Sediment S in den Mischer ME eingespritzt.

Der Zweiachsmischer ME verfügt über zwei Mischerschaufeln DV, die das Sediment S und das mikrobielle Zusatzstoff M bei einer Drehzahl von ca. 50 U/min kontinuierlich mischen.

Beim Mischprozess im Mischer ME findet in der Primärphase eine Oxidation des Sediments S mit Sauerstoff aus der Umgebungsluft statt.

Aufgrund der größeren Oberfläche des Bodensedimentes S im Vergleich zu seinem Volumen wird der Oxidationsprozess mit dem feineren Bodensediment S weiter beschleunigt und umgekehrt.

Da während der Mischphase im Mischer ME in der Primärphase neben der Oxidation von Sediment S mit Sauerstoff das mikrobielle Zusatzstoff M eingeführt wird, kommt es sekundär zu einer zusitzlichen Oxidation von Sediment S mit dem mikrobiellen Zusatzstoff M.

Der mikrobielle Zusatzstoff M beschleunigt den Fermentationsprozess und führt zur vollständigen Zersetzung von biologisch abbaubaren organischen Stoffen, Ol und Fett, während Schwermetalle, Nitrate, Nitrite und andere schädliche Substanzen durch Ionenaustausch in nicht auslaugbare Formen umgewandelt werden.

STUFE V: ALTERUNG Das behandelte Sediment S wird dann in einer normalen Atmosphäre und bei Temperaturen von +5 bis +30 Grad Celsius für 7 Tage lang gealtert.

In diesem Stadium findet eine zusätzliche, teilweise exotherme Oxidation statt.

Die dabei entstehende Wärme hilft auch, das Sediment S zu entwässern.

Die vorliegende Erfindung schlägt zudem optimale technologische Bedingungen und ein optimales Mischungsverhältnis vor: - Jedes m} Sediment S mit einem Trockenstoffgehalt von mehr als 25 % mit 0.2 bis 0.3 kg mikrobiellem Zusatzstoff M mischen, der zuvor in Wasser im Volumenmischverhältnis 1:200 verdünnt wurde (1 Einheit Konzentrat, verdünnt in 200 Einheiten Wasser). - Das mit dem mikrobiellen Zusatzstoff M behandelte Sediment S kann nach 7 Tagen Normalisierung unter normalen atmosphärischen Bedingungen zur weiteren Behandlung verwendet werden. - Anwendungsbereich: Bei Temperaturen von +5 bis +30 Grad Celsius - Spritzen der resultierenden Lösung — des mikrobiellen Zusatzstoffes M und dessen Einführung in den Mischer ME, gefüllt mit Sediment S, wobei das Sediment S homogen mit dem mikrobiellen Zusatzstoff M in einem Massenmischverhältnis von 30 bis 80 Liter Lösung pro 1 m* Sediment S beschichtet oder getränkt wird; - Prozess der Mineralisierung des recycelten Abfalls, der bei Temperaturen von +5 bis +30 Grad Celsius sieben Tage lang durchgeführt wird / stattfindet und zu einem Sediment S wird, das für industrielle Verbundwerkstoffe, künstliche Böden oder andere Bauhalbzeuge oder Fertigbauprodukte geeignet ist.

Claims (7)

Patentansprüche

1. Technologisches Verfahren zur Wiederverwertung von Flusssedimenten durch Einführung eines mikrobiellen Zusatzstoffes, dadurch gekennzeichnet, dass das Sediment (S) aus Wasserbecken, Flussbetten usw. mit bekannten technischen Mitteln entfernt, dann auf dem Sieb (SO) abgelassen und durch das Sieb (SI) geleitet wird und schließlich auf einen Trockenstoffgehalt von 25% entwässert wird; das Prozesswasser (TV), das nach dem Entleeren und Austrocknen zurückbleibt, wird zurück in das Flussbett, in Seen oder Wasserbecken geleitet; dann wird das dehydrierte Sediment (S) in einer Mühle (MS) auf eine Fraktion kleiner oder gleich der Korngröße D50 gemahlen und durch ein Sieb (SD) auf die Sediment(S)-Korngröße kleiner als D50 gesiebt; der auf dem Sieb (SD) verbleibende unzerkleinerte Rückhalt wird nach dem gleichen Verfahren erneut gemahlen, bis er das Sieb (SD) durchläuft, um die maximale Korngröße D50 zu erhalten; in der Mischphase wird das gesiebte und entwässerte Sediment (S) mit mikrobiellem Zusatzstoff (M) gemischt, der zuvor in Wasser im Massenverhältnis 1:200 verdünnt wurde, indem es durch kontinuierliches Sprühen im Verhältnis von

0.2 bis 0.3 kg mikrobiellem Zusatzstoff (M) pro 1 m* Sediment (S) durch die Düsen (BS) allmählich in den Mischer (ME) eingebracht wird und während des Mischvorgangs im Mischer (ME) kommt es in der Primärphase zur Oxidation des Sediments (S) mit Sauerstoff aus der Umgebungsluft und sekundär zu einer weiteren Oxidation von Sediment (S) mit dem mikrobiellen Zusatzstoff (M), der den Oxidationsprozess beschleunigt, während Schwermetalle, Nitrate, Nitrite und andere schädliche Substanzen durch Ionenaustausch in nicht auslaugbare Formen umgewandelt werden; das behandelte Sediment (S) wird dann in einer normalen Atmosphire und bei Temperaturen von +5 bis +30 Grad Celsius fiir 7 Tage lang gealtert.

2. Technologisches Verfahren zur Wiederverwertung von Flusssedimenten durch Einbringen des mikrobiellen Zusatzstoffes gemäß Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der mikrobielle Zusatzstoff (M) durch Extraktion aus Meeresalgen gewonnen und vor der Verwendung mit Wasser in einem Massenverhältnis von 1:200 (1 Einheit Konzentrat verdünnt in 200 Einheiten Wasser) gemischt und verdiinnt wird. |

3. Technologisches Verfahren zur Wiederverwertung von Flusssedimenten durch Einbringen des mikrobiellen Additivs gemäß Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der mikrobielle Zusatzstoff (M) in einem Massenmischverhältnis von 30 bis 80 Litern Lösung des mikrobiellen Zusatzstoffes (M) pro 1 m? Sediment (S) in den mit Sediment (S) gefiillten Mischer (ME) gespritzt/zugeleitet wird.

4. Technologisches Verfahren zur Wiederverwertung von Flusssedimenten durch Einbringen des mikrobiellen Zusatzstoffes gemäß Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jedem m3 Sediment (S) mit einem Trockenstoffgehalt von mehr als 25 %, 0.2 bis 0.3 kg des mikrobiellen Zusatzstoffes (M) zugegeben wird, der zuvor in Wasser im Volumenmischverhiltnis von 1:200 verdiinnt wurde (1 Einheit Konzentrat verdünnt in 200 Einheiten Wasser).

5. Technologisches Verfahren zur Wiederverwertung von Flusssedimenten durch Einbringen des mikrobiellen Zusatzstoffes gemäß Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Zweiachsmischer (ME) mit zwei Mischerschaufeln (DV), die das Sediment (S) mit dem zugegebenen mikrobiellen Zusatzstoff (M) mit einer Geschwindigkeit von ca. 50 U/min kontinuierlich durchrühren.

6. Technologisches Verfahren zum Recycling von Flusssedimenten durch Einbringen des mikrobiellen Additivs nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass während der Alterungsphase eine zusätzliche, teilweise exotherme Oxidation mit Atmosphäre stattfindet, bei der die entstehende Wärme dazu beiträgt, das Sediment (S) weiter zu entwässern.

7. Technologisches Verfahren zur Wiederverwertung von Flusssedimenten durch Einbringen des mikrobiellen Zusatzstoffes nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Sedment (S) bei Temperaturen von +5 bis +30 Grad Celsius 7 Tage lang gealtert wird.