NL9201853A - Werkwijze en inrichting voor het selectief verwijderen van bezoedelde en niet bezoedelde baggerspecies. - Google Patents

Description

"Werkwijze en inrichting voor het selectief verwijderen van bezoedelde en niet bezoedelde baggerspecies"

Deze uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het vanaf een hopperzuiger selectief verwijderen van bezoedelde en niet of althans weinig bezoedelde baggerspecies, terwijl deze laatsten, ten gevolge van hun wijze van voorkomen in uitgraving, met een hopperzuiger niet selectief gescheiden kunnen worden gewonnen of gebaggerd respectievelijk in laadruim worden geladen.

Bij het baggeren in bepaalde vaargeulen, riviermondingen enzovoorts worden onder bepaalde omstandigheden belangrijke hoeveelheden bezoedeld slib aangetroffen. Deze bezoedelde sedimenten worden in vele gevallen samen met niet of aanzienlijk minder bezoedelde zandige materialen in een plaatselijk onderling sterk en frequent wisselende mengvorm aangetroffen.

Diverse redenen, hoofdzakelijk van ecologische aard, pleiten voor een scheiding van zand en slib. Enerzijds dringt de noodzaak zich op de bezoedelde materialen, via een behandeling, te scheiden van de niet bezoedelde materialen (waarbij, uiteraard der zake in onderhavig geval, de nadruk dient gelegd op de noodzaak dat het scheidingssysteem naast een belangrijke produktiecapaciteit tevens een scheidingsefficiëntie dient te hebben die onafhankelijk blijft van de sterk wisselende toevoermodaliteiten). Anderzijds worden de voor het lossen van gebaggerde materialen voorziene gebieden aan land steeds beperkter, zodat niet langer kan worden geduld dat belangrijke oppervlaktes blijvend met bezoedelde baggerspecie zouden worden bedekt. Tevens kan niet langer worden geduld dat bezoedeld slib op een andere plaats in het waterbekken blijvend onder water zou worden gelost.

De uitvindingsgedachte steunt nu op het resultaat van een combinatie van twee basisvaststellingen. Deze twee basisvaststellingen houden in dat: 1) de te baggeren of te winnen specie (in uitgraving voorkomend zoals hierboven beschreven) zich, om sedimentologische redenen, na winnen via hydraulisch transport, t.w. het baggeren, met als gevolg het maximaal verbreken van potentiële in situ korrelsamenhang van de specie en na het laden, desnoods tót overloop, in een laadruim van een hopperzuiger of een daartoe uitgerust vaartuig, zal af zetten in een laadruim onder de vorm van een bezonken zwaardere "grof"-korrelige zandfractie met bovenop een op langere termijn niet bezonken lichtere fijnkorrelige slibfractie.

2) vele polluanten zich, om andere dan sedimentologische redenen, bij voorkeur grotendeels hechten (via adsorptie) op fijnere slibkorrels en niet of verwaarloosbaar weinig op de grovere zandkorrels.

Het resultaat van de combinatie van de twee basisvaststellingen is nu dat, na het beëindigen van het hydraulisch laadproces, zich vrij snel een op voldoende lange termijn stabiele twee-lagenopbouw kan vormen in het laadruim, bestaande uit enerzijds een onderliggende bezonken korrelvast gestapelde praktisch onbezoedelde zandlaag en anderzijds een bovenliggende zwevend-vloeibare korrelcontactloze bezoedelde sliblaag.

Uitgaande van deze laatste vaststelling is volgens de uitvinding een werkwijze en, in het raam van deze werkwijze, een inrichting ontwikkeld die aan het gestelde probleem een technisch haalbare (o.a. scheidingsprincipe en materialisatie ervan) en uit economisch oogpunt (o.a. scheidingscapaciteit, scheidingsefficiëntievastheid systeem en werkwijze in verband met cyclusopbouw hopperzuiger) verdedigbare oplossing verschaft.

Om dit volgens de uitvinding mogelijk te maken, laat men na een laadcyclus, waarbij het laadruim van de hopperzuiger maximaal, desgevallend tot overloop, wordt gevuld, een afscheiding (bijvoorbeeld tijdens vaartijd van bagger-winzone naar losplaats bezoedeld slib) plaatsvinden tussen de zware fractie (zand), die zoals bekend als zuivere fractie kan worden aanzien, en de lichte fractie (slib), die zoals eveneens bekend als bezoedelde fractie moet worden beschouwd, waarna men vanaf de hopperzuiger de lichte fractie op een bepaalde losplaats aan land opperst of, voor tijdelijke opslag, onder water lost. Deze vorm van lossen is het storten via de overloopkokers en is in principe niet-kleppen. De zware fractie wordt dan op een andere plaats aan land geperst of onder water geklept. Desgevallend, wanneer de zware fractie, na het verwijderen van de lichte fractie, als te beperkt in omvang wordt geacht, wordt de hierboven genoemde bewerking (indien nodig meermaals) herhaald.

Volgens een bij voorkeur toegepaste verwezenlijkingsvorm perst men hogerbedoelde lichte fractie aan land en klept men hogerbedoelde zware fractie in het waterbekken.

De uitvinding heeft, zoals hoger gezegd, eveneens betrekking op de inrichting voor het uitvoeren van de werkwijze zoals zopas uiteengezet.

Andere details en voordelen van de uitvinding zullen blijken uit de hiernavolgende beschrijving van een werkwijze en een inrichting voor het vanaf een hopper zuiger selectief verwijderen van bezoedelde en niet bezoedelde of althans weinig bezoedelde baggerspecies, volgens de uitvinding. Deze beschrijving wordt uitsluitend bij wijze van voorbeeld gegeven en beperkt de uitvinding niet. De verwijzingscijfers hebben betrekking op de hieraan toegevoegde figuren.

Figuur 1 is een schematisch gehouden dwarsdoorsnede, ter hoogte van het laadruim, over een hopperzuiger, uitgerust met een inrichting volgens de preferente verwezenlijkingsvorm van de uitvinding.

Figuren 2(a-g), 3(a-g) en 4(a-g) zijn, schematisch voorgesteld, verschillende baggercycli die de opeenvolging van mogelijke laadruimtevullings-configuraties van de hopperzuiger voorstellen.

Figuur 5 (waarin figuren 2, 3 en 4 integreerbaar zijn) geeft een geschematiseerde voorstelling van de werkwijze van de uitvinding voor het geval waarin bijvoorbeeld maar drie baggerlaadcycli nodig zijn.

De werkwijze door deze verschillende figuren verduidelijkt, is gesteund op de vaststelling dat de polluanten, bijvoorbeeld de zware metalen, zich voor praktisch 100 % binden op zeer fijnkorrelige materialen. Met deze laatste bedoeld men voornamelijk materialen met afmetingen ten hoogste gelijk aan 63 μπι.

Wanneer nu zoals in vele stromen, zeemondingen en andere waterbekkens een belangrijke locale en frequente verscheidenheid in baggerspecies ontmoet wordt, is de hierboven op beknopte wijze uiteengezette vaststelling technisch en uit een economisch oogpunt bijzonder aantrekkelijk. Wanneer daarbij ook vastgesteld wordt dat de bezinking van de zware (zand) fractie, aanwezig in de massa van de gebaggerde specie, betrekkelijk snel optreedt, kan hiervan in het raam van de werkwijze volgens de uitvinding gebruik worden gemaakt.

In het hiernavolgende zal bij wijze van niet beperkend voorbeeld de werkwijze worden beschreven in zijn toepassing bij het uitbaggeren van een waterbekken door inschakeling van een z.g. hopperzuiger.

In figuur 1 is de scheepsdwarssectie, ter hoogte van het laadruim van de hopperzuiger, met de algemene verwijzing 1 aangeduid. Van het nuttige laadruim 2 worden de bodemkleppen niet voorgesteld omdat deze gelijk welke vorm kunnen vertonen en volgens verschillende principes werken. De baggermaterialen worden door de aanvoerleiding 3 en de spreider 4 in het laadruim 2 gestort. De hoogte van de spreider 4 is op de gebruikelijke wijze instelbaar.

De in figuur 1 voorgestelde verstelbare overloop(koker) 5 (waarvan er meerdere aanwezig kunnen zijn) maakt (onder zijn conventionele uitvoeringsvorm, t. t. z. in open verbinding met het waterbekken) inherent deel uit van een hopperzuiger ten behoeve van conventioneel/traditioneel gebruik/inzet van de hopperzuiger, nl. bij laadruimvullen met overvloeiverliezen via de overloop of overloopkoker. Een eerste facet in verband met de te voorziene inrichting om de werkwijze volgens de uitvinding mogelijk te maken treedt hier op: de overloop of overloopkoker kan naar believen, door middel van afsluitsystemen, ofwel in open verbinding blijven met het waterbekken (traditioneel doorladen met overvloeiverliezen) ofwel uitsluitend aangesloten worden op een conventioneel leegzuigkanaal of leegzuigleiding om het afzuigen en aan land persen van de in het laadruim aanwezige, bovenliggende vloeibare bezoedelde sliblaag mogelijk te maken, dit zonder supplementaire watertoevoer ex waterbekken.

Gezien het instelbereik van de conventionele overloop of overloopkoker 5, zal in vele gevallen (o.a. afhankelijk van de slib/zand samenstelling in de baggerzone en mogelijks bij de eerste laadcycli) het bovenpeil van de onbezoedelde bezonken zandlaag onder het minimum instelbare peil van overloop of overloopkoker 5 liggen. Om in deze gevallen het afzuigen en walpersen van de tussen beide peilen aanwezige vloeibaar bezoedelde sliblaag mogelijk te maken, wordt (en dit is een tweede facet van de te voorziene inrichting) minstens één bijkomende twee- of meerdelige telescopische overloop(koker) 6 aangebracht en aangesloten op het conventionele leegzuigkanaal 7. Uiteraard is overloop (koker) 6, om twee voor de hand liggende redenen, voorzien van een afsluitklep die hydraulisch of mechanisch kan bediend worden.

Nadat het laadruim 2 van de (sleep)hopperzuiger volledig is leeggezogen om resterend water te verwijderen, wordt dit laadruim met mengsel van water en gebaggerde materialen gevuld. Deze materialen bestaan voor een deel uit een zware fractie die gaat bezinken en uit een lichte niet •bezonken fractie die men in het laadruim boven de zware fractie zal aantreffen.

De bezinktijd voor de zware fractie (niet of weinig bezoedeld zand) is in zekere mate van bepaalde parameters afhankelijk, bijvoorbeeld van de korrelgrootte van het zand, de viscositeit van de vloeibare fase waarin dient bezonken en de bezinkingshoogte. De hoogte van wat als het bovenvlak van de bezonken zware fractie kan worden aanzien, kan door verschillende (al dan niet continue en afstandsbediende) technieken worden vastgesteld. Eén hiervan is het eenvoudig gebruik van een peillood.

Naar verwachting en in functie van een aantal onderling afhankelijke parameters zal de sedimentatie, d.i. de scheiding tussen de zware en de lichte fractie, volledig zijn voltrokken in voornamelijk de tijdspanne die de hopperzuiger nodig heeft om van de plaats waar wordt gebaggerd naar de plaats waar de lichte fractie (bezoedeld slib) aan de wal wordt geperst, te varen. De alzo aan land opgeperste lichte fractie kan, afhankelijk van de beoogde verdere verwerking, na een tijdelijk verblijf op de losplaats, op de gebruikelijke wijze worden afgevoerd naar een daartoe voorzien terrein of naar een verwerkingsinrichting waarvan het principe en de werking niet tot het wezen van de uitvinding behoren en dan ook niet zullen worden beschreven.

Is de omvang van het gesedimenteerde zuivere zand dat, na het wegpersen of op enige andere wijze uit het laadruim verwijderen van de bezoedelde fractie, in het laadruim overblijft voldoende belangrijk, kan de hopperzuiger naar de plaats varen waar in de rivier (of meer algemeen het waterbekken) mag worden geklept (of naar de plaats waar eventueel aan land wordt geperst).

Wordt de omvang echter, om bepaalde redenen, onvoldoende geacht, zal opnieuw naar de bagger-/winzone gevaren worden waar de reeds eerder beschreven baggerbewerkingen met daaropvolgende sedimentatiefase worden herhaald. Deze subcycli (hiermede worden bedoeld bagger- en laadcycli) kunnen zich, om bepaalde redenen, meermaals (zie figuur 5 voor bijvoorbeeld drie baggerlaadcycli) herhalen vooraleer de alzo gecumuleerde zuivere zandomvang in het laadruim voldoende wordt geacht om geklept (cq. opgespoten) te worden op de daartoe voorbestemde locatie.

Het aan land persen van de bezoedelde lichte fractie kan in een zeer voordelige verwezenlijkingsvorm volgens de uitvinding worden uitgevoerd door gebruik te maken van een inrichting die hoofdzakelijk bestaat uit een in het laadruim 2 opgestelde telescopische en in de hoogte instelbare overloopkokers 5 en 6. Onderaan zijn deze overloopkokers 5 en 6 aangesloten op een conventioneel leegzuigkanaal 7 waarlangs, via de op leegzuigkanaal 7 aangesloten conventionele baggerpomp of -pompen, de bezoedelde lichte fractie uit laadruim 2 wordt weggezogen en aan wal geperst. De overloopkokers 5 en 6 zijn slechts een mogelijke uitvoeringsvorm van de met de algemene term overloop bedoelde onderdelen.

De overloopkoker 6 kan bovenaan door een klep 8 worden afgesloten, die of mechanisch of hydraulisch kan bediend worden.

Uiteindelijk zal met nadruk onderlijnd worden dat, door de aard van het gebruikte grondverzet, (baggeren t.t.z. hydraulisch/nat grondverzet), de potentiële in situ korrelsamenhang van de slib-zandspecie door het natte turbulente transport (via sleep- c.q. steekkop, zuigbuis, centrifugaalpomp, laadruimtoevoerleiding en spreiders) maximaal verbroken wordt, waardoor discrete bezinking van "elke" slib-zandkorrel mogelijk wordt.

Gezien, ten gevolge van het zopas uiteengezette, discrete korrelbezinking mogelijk wordt, zal zich na beëindigen van het laden, ten gevolge van het verschil in bezinkingsmodaliteit tussen fijne(re) (slib)korrels en grove(re) (zand)korrels, in het laadruim, binnen de gebruikelijk beschikbare bezinkingstijd tijdens het varen, snel een stabiele tweelagenstructuur voordoen bestaande uit een onderliggende bezonken korrelcontactvaste zwaardere zandfractie en een bovenliggende zwevend vloeibare korrelcontactloze lichtere slibfractie.

Voor een duidelijk begrip van de verschillende baggercycli waarop de figuren 2-4, enerzijds, en 5, anderzijds, betrekking hebben wordt de volgende verklaring van de gebruikte verwijzingscijfers gegeven.

In de figuren 2-4 verwijst 1 uiteraard naar schematisch voorgestelde hopperzuigers, het nuttige laadruim wordt met 2 verduidelijkt, terwijl met 5, 6 en 7 respectievelijk bedoeld worden; een overloopkoker 5, een bijkomende meerdelige overloopkoker 6 en een leegzuigkanaal 7 waarop beide overloopkokers zijn aangesloten.

Het omgevend water en in bepaalde omstandigheden het water dat de overloopkokers gedeeltelijk vult wordt op gebruikelijke wijze door een horizontale arcering voorgesteld.

Het zwaardere en bezonken zand draagt de verwijzing 13 terwijl de fase bestaande uit slib en zand en waar het bezinkingsstadium van de zwaardere zandfase nog niet is bereikt de verwijzing 14 draagt.

Met 15 wordt dan verwezen naar de lichtere slibfractie die men steeds aantreft boven de bezonken zwaardere fractie 13, die uit zand bestaat, of boven een fractie 14, die uit slib en zand bestaat en waarin de zware fractie 13 nog niet is bezonken. De bezinkingsti jd kan overeenstemmen met de vaartijd tussen baggerlocatie en de plaats waar het slib zal worden afgevoerd of slechts met een fractie van deze tijd overeenstemmen.

Een sekwentie van meerdere bagger- en los- of klepbewerkingen wordt door figuur 5 voorgesteld. In deze figuur duiden de verwijzingscijfers 9, 10 en 11 respectievelijk op a) de bagger- of winzone (referentie 9); b) de losplaats van het bezoedelde slib (referentie 10); c) de losplaats van het onbezoedelde zand (referentie 11)

Met 9' en 9" worden respectievelijk bedoeld: a) laadruimvullingconfiguratie bij begin laden (referentie 9'); b) laadruimtevullingconfiguratie bij einde laden (referentie 9");

Met 10' en 10" worden dan respectievelijk bedoeld: a) laadruimvullingconfiguratie bij begin sliblossen (referentie 10'); b) laadruimvullingconfiguratie bij einde sliblossen (referentie 10");

Tenslotte wijzen 11' en 11" respectievelijk op: a) laadruimvullingconfiguratie bij begin zandlossen (referentie 11'); b) laadruimvullingconfiguratie bij einde zandlossen (referentie 11").

Is de zware niet of weinig bezoedelde fractie uiteindelijk in de met 11" aangeduide fase door kleppen of persen volledig verwijderd, kan de hopperzuiger terug voor de met 9' aangeduide fase ingeschakeld worden.

De in de schematische figuur 5 aangeduide hoeveelheden zand en slib worden slechts bij benadering voor een goed begrip van een volledig uit meerdere fasen bestaande cyclus voorgesteld. De pijltjes verduidelijken uiteraard de verplaatsing van het baggertuig.

De uitdrukking "hopperzuiger" beduidt zowel sleephopperzuiger, steekhopperzuiger als "point-fixe" of stationaire hopperzuiger.

Claims (7)

1. Werkwijze, bij uitstek toepasbaar in waterbekkens waar, ter plaatse van de bagger zones, de baggerspecie onder een dusdanige locaal sterk en frequent wisselende mengvorm van onbezoedeld zware zandfractie en bezoedelde lichte slibfractie voorkomt, dat in uitgraving selectief/gescheiden baggeren of winnen van beide fracties door middel van een hopperzuiger onmogelijk is, voor het vanaf een hopperzuiger selectief verwijderen van, onder mengvorm gebaggerd en in het laadruim geladen, bezoedelde en niet of althans weinig bezoedelde baggerspecies, met het kenmerk dat men na een baggerbewerking waarbij het laadruim van de hopperzuiger maximaal en zonder overvloeiverliezen is gevuld, een afscheiding laat plaatsvinden tussen de zware fractie (zand), die zoals bekend als zuivere fractie kan worden aanzien, en de lichte fractie (slib) die zoals eveneens bekend als bezoedelde fractie moet worden beschouwd, waarna men, vanaf de hopperzuiger, de lichte fractie op één losplaats uit laadruim 2 verwijdert en de zware fractie op een andere losplaats, en men desgevallend, wanneer de zware fractie, na het verwijderen van de lichte fractie in het laadruim, als te beperkt in omvang wordt geacht, de hierboven genoemde bewerkingen herhaalt.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk dat men hogerbedoelde lichte fractie aan land perst.

3. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk dat men hogerbedoelde lichte fractie in een daartoe uitgerust vaartuig lost.

4. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk dat men hogerbedoelde lichte fractie onder water stort voor tijdelijke opslag.

5. Werkwijze volgens één van de conclusies 1 - 4, met het kenmerk dat men hogerbedoelde zware fractie in het waterbekken klept of dumpt.

6. Werkwijze volgens één van de conclusies 1 - 4, met het kenmerk dat men hogerbedoelde zware fractie aan land perst.

7. Inrichting voor het uitvoeren van de werkwijze volgens één van de conclusies 1-6, waarbij men, na een baggerbewerking waarbij het laadruim van de hopperzuiger maximaal en zonder overvloeiverliezen is gevuld, een afscheiding laat plaatsvinden tussen de zware fractie (zand) die, zoals bekend, als onbezoedelde fractie kan worden aanzien en de lichte fractie (slib) die, zoals eveneens bekend, als bezoedelde fractie moet worden beschouwd, waarna men vanaf de hopperzuiger de lichte fractie op één losplaats uit het laadruim verwijdert en de zware fractie op een andere losplaats perst of klept, en men desgevallend, wanneer de zware fractie, na het verwijderen van de lichte fractie, in het laadruim te beperkt in omvang wordt geacht, de hierboven genoemde bewerkingen herhaalt, met het kenmerk dat in het laadruim (2) van de hopperzuiger minstens één traditionele overloopkoker (5) is aangesloten op een conventioneel leegzuigkanaal (7) én bovendien minstens één in de hoogte instelbare één- of meerledige telescopische overloopkoker (6) is gemonteerd die is aangesloten op een conventioneel leegzuigkanaal (7), dat op zijn beurt is aangesloten op conventionele baggerpompen, en middelen zijn voorzien om bedoelde overloopkoker (6) in te stellen op scheidingsvlakken, t.w. de scheidingsvlakken gedetineerd als zijnde de scheidingslijnen in een laadruim (2) tussen de zware en de lichte fracties, gelegen onder minimum instelpeil van overloopkoker (5).