NL9301555A - Werkwijze en inrichting voor het reinigen van verontreinigd bodemmateriaal. - Google Patents

Description

WERKWIJZE EN INRICHTING VOOR HET REINIGEN VAN VERONTREINIGD BODEMMATERIAAL

De onderhavige uitvinding betreft een werkwijze en inrichting voor het reinigen van verontreinigd bodemmateri-aal, in het bijzonder waterbodemmateriaal, zoals haven- en rivierslib.

De verontreiniging van de sedimenten van belangrijke rivieren, estuaria en kustwateren in Europa is een belangrijk milieuprobleem met betrekking tot aquatische ecosystemen, de volksgezondheid en de drinkwatervoorziening. Daarnaast kunnen verontreinigde sedimenten eveneens het oppervlaktewater en het grondwater bedreigen. In het bijzonder tijdens instandhoudingsoperaties, zoals baggeren, vormen gevaarlijke stoffen een bedreiging. Een bijkomend probleem is het hanteren van opgebaggerde verontreinigde sedimenten. In veel gevallen is het door het verontreinigingsniveau niet mogelijk de sedimenten op land of in zee te dumpen. Specifieke opslagplaatsen hebben vaak een beperkte capaciteit terwijl de totale kosten van langdurige opslag onacceptabel hoog worden. Daarnaast ontstaat er onder het publiek een steeds groter verzet tegen de bouw van nieuwe opslagplaatsen. Alternatieven voor opslag en dumpen zijn derhalve gewenst.

Het scheiden van verontreinigd bodemmateriaal in een verontreinigde fractie enerzijds en een schone herbruikbare fractie anderzijds is derhalve zeer belangrijk. Op dit moment zijn er slechts weinig van dergelijke technieken bekend, welke op een acceptabel kostenniveau werken. Daarnaast ontstaat bij dergelijke werkwijzen toch nog een relatief grote verontreinigde fractie, die op zijn beurt gedumpt, opgeslagen of verder verwerkt dient te worden.

Het is het doel van onderhavige uitvinding bovenstaande nadelen te vermijden.

Daartoe verschaft de uitvinding een werkwijze voor het reinigen van verontreinigd bodemmateriaal, omvattende het scheiden van het bodemmateriaal in tenminste één zand- fractie en tenminste één slibfractie en het vervolgens van zowel de zandfractie als de slibfractie afscheiden van de verontreinigingen. Onder zandfractie wordt hier verstaan: bodemmateriaal met een korrelgrootte van meer dan ongeveer 16 Mm. Met slibfractie wordt het materiaal bedoeld dat een korrelgrootte van kleiner dan 16 Mm heeft.

Verontreinigingen hebben de neiging zich vooral te verzamelen in de slibfractie. De bekende technieken zien deze slibfractie als verontreinigde fractie welke na ontwateren in zijn geheel wordt opgeslagen, gedumpt of verder verwerkt. De zandfractie wordt als enige schone fractie beschouwd. Het voordeel van de onderhavige uitvinding is nu dat door het reinigen ook van de slibfractie de hoeveelheid verontreinigd materiaal aanmerkelijk verminderd kan worden, omdat de verontreiniging geconcentreerd wordt en het gereinigde slib hergebruikt kan worden. Na de behandeling blijft dan een schone zandfractie, een schone slibfractie en een verontreinigingenconcentraat over. Het volume van het verontreinigingenconcentraat is aanmerkelijk kleiner dan het volume van de verontreinigde slibfractie.

De onderhavige werkwijze is in het bijzonder geschikt voor toepassing op waterbodemmateriaal, zoals baggerspecie.

Na scheiding van het waterbodemmateriaal in tenminste één zandfractie en tenminste één slibfractie, bijvoorbeeld door middel van een hydrocycloon, worden zowel de zandfractie als de slibfractie aan flotatietechnieken onderworpen. Bij deze technieken wordt een slurry van het zand resp. slib met een hoog resp. relatief laag vaste-stofgehalte gemaakt en wordt aan de slurry een aantal flotatiemidde-len toegevoegd en grondig daarmee vermengd. Vervolgens worden fijn gedispergeerde luchtbellen in de slurry gebracht. Hydrofobe deeltjes en druppels waaronder de verontreinigingen hechten aan de luchtbellen en drijven naar het oppervlak alwaar zij een schuimlaag vormen. De slurry die achterblijft is dan schoon.

Voorafgaand aan de flotatiebehandeling of in plaats daarvan kan de zandfractie in een deinmachine bewerkt worden. Dit is een inrichting waarop het zand een bed vormt waardoor een waterstroom pulseert. Tijdens elke op- en neergaande pulsbeweging hebben de deeltjes met een klein specifiek gewicht de neiging naar de bovenkant van de laag te gaan. De zwaardere zandfractie gaat naar de onderkant en valt uiteindelijk door een grove zeef en een bed van zwaardere korrels op zeefgaas.

De procescondities van de flotatie zullen per geval verschillen. Kenmerk van de werkwijze is echter dat relatief kleine hoeveelheden flotatiemiddelen gebruikt kunnen worden, dat wil zeggen ongeveer 0,1-1 g/kg D.S. Flotatiechemicaliën omvatten collectoren, zoals xanthaten, thiofosfaten en oliën, schuimers, zoals polyglycolen en hogere alcoholen, en daarnaast activators, depressors, modi-ficatoren en als extra hulpmiddel adsorbentia. De pH van de te floteren fractie ligt bij voorkeur tussen 7 en 10. Al naar gelang de aard van de verontreiniging kan de dosering en/of de combinatie van de chemicaliën aangepast worden. De conditioneringstijd, dat wil zeggen de tijd gedurende welke de chemicaliën gemengd worden met de te floteren fractie, bedraagt over het algemeen meer dan 15 minuten. De flotatie-tijd zelf is afhankelijk van de vereiste reinigingsgraad, maar zal bij voorkeur meer dan 15 minuten bedragen. Bij voorkeur ligt het vaste-stofpercentage van de te floteren slibslurry tussen 0 en 15%.

Vaak wordt tijdens de afscheiding van het flota-tieschuim met verontreinigingen tevens relatief veel water en slib afgescheiden. Daarom verdient het de voorkeur het flotatieschuim nog ten minste eenmaal opnieuw te floteren. Hierdoor ontstaat een geconcentreerde verontreiniging welke verder ontwaterd wordt, en als een filtercake uiteindelijk kan worden afgevoerd. Het in deze vervolgstappen afgescheiden water wordt weer naar het begin van het proces teruggevoerd.

De eindprodukten van de werkwijze volgens de uitvinding bestaan uit gereinigd zand en slib enerzijds en een concentraat van verontreinigingen anderzijds. Uit het zand en slib zijn een groot deel van het organische materi aal en van de verontreinigingen verwijderd. Door zand en slib in een bepaalde verhouding te mengen en in te dikken wordt een produkt verkregen dat kan dienen als grondstof voor de keramische industrie. Daarnaast kan het gebruikt worden in de wegenbouw, en bijvoorbeeld bij geluidswallen, dijklichamen en als afdekgrond op stortplaatsen. Wanneer het zand en slib niet gemengd worden kan het zand, dat aan bepaalde wettelijke eisen voldoet, overal toegepast worden waar zand nodig is. Het ingedikte slib vormt een klei die bijvoorbeeld gemengd kan worden met gecomposteerd groente-, fruit- en tuinafval en gebruikt kan worden als vruchtbare bodem. Het concentraat bevat het overgrote deel van de verontreinigingen en bestaat voor 50 tot 90% uit organisch materiaal. Dit concentraat kan bijvoorbeeld verder verwerkt worden door middel van natte oxidatie/pyrolyse, verbranding of verglazing, dan wel methanisering of vergisting resp. biodegradatie. De onderhavige uitvinding verschaft op deze wijze een werkwijze waarmee de hoeveelheid verontreinigd materiaal dat ontstaat na scheiding van waterbodemmmateri-aal, in het bijzonder baggerspecie, in een schone en verontreinigde fractie grondig verminderd kan worden. De eindprodukten van de werkwijze, dat wil zeggen schoon zand en schoon slib kunnen verder gebruikt worden voor diverse toepassingen. Het verontreinigingenconcentraat, dat een relatief veel kleiner volume heeft dan verontreinigd slib dat ontstaat met gebruik van de bekende scheidingswerkwij-zen, neemt minder ruimte in, zowel bij opslag als transport, en kan eventueel verder verwerkt worden.

De uitvinding betreft verder een inrichting voor het uitvoeren van de werkwijze volgens de uitvinding. Een dergelijke inrichting omvat tenminste middelen voor het scheiden van het te behandelen materiaal in een slibfractie en een zandfractie en middelen voor het door middel van flotatietechnieken van verontreinigingen ontdoen van de beide fracties, zoals flotatiecellen. Daarnaast kunnen verschillende zeven, zoals deinmachines of statische zeven aan de inrichting worden toegevoegd alsmede opslagvaten, pompen en af- en aanvoerleidingen

Omdat met een relatief lange verblijfstijd en voor de slibfractie met een laag vaste-stofpercentage gewerkt wordt, stelt de uitvinding tevens een nieuw type flotatiecel voor. In dit nieuwe type flotatiecel wordt de slibslurry in plaats van gemengd te worden met roerwerken, rondgepompt. De persleiding is voorzien van verschillende pijpen met ejecteurs waardoor lucht aangezogen wordt.

De uitvinding zal verder worden geïllustreerd aan de hand van de bijgaande tekeningen, waarin tonen:

Fig. 1 een schematische tekening van een uitvoeringsvorm van een inrichting volgens de uitvinding;

Fig. 2a een langsdoorsnede van een uitvoeringsvorm van een flotatiecel volgens de uitvinding;

Fig. 2b een bovenaanzicht van een uitvoeringsvorm van een flotatiecel volgens de uitvinding; en

Fig. 2c een dwarsdoorsnede van een flotatiecel volgens de uitvinding; en

Fig. 3 een perspectivisch aanzicht van de flotatiecel uit Fig. 2.

Het materiaal 1 wordt aangevoerd aan een zeef 2 waar een eerste grove scheiding plaatsvindt in stenen en dergelijke 3 en verontreinigd materiaal 4. Het gezeefde verontreinigde materiaal komt terecht in een tank 5 en wordt van daaruit naar een volgende zeef 6 geleid waar kleinere stenen 7, zoals gravel en grind, worden verwijderd. Het gezeefde materiaal verzamelt zich in een tank 8 en wordt vervolgens door één of meerdere hydrocyclonen 9 geleid. De overloop 10 van de cycloon bestaat uit verontreinigd slib 10. De onderloop bestaat uit verontreinigd zand 11. Het zand komt op een deinmachine 12. Daarmee wordt licht materiaal verzameld in de bovenstroom 13 en wordt zwaar materiaal verzameld in de onderstroom 14. De meeste verontreinigingen, zoals poly-aromatische koolwaterstoffen (PAK's) en verontreinigd humus, zijn lichter dan zand en zullen zich derhalve concentreren in de bovenstroom 13, terwijl het grootste deel van het zand in de onderstroom terecht komt. De bovenstroom 13 wordt vervolgens door een vaste zeef 15 geleid waarin alle deeltjes van bijvoorbeeld 0.5 millimeter afgescheiden worden van de stroom. De fijne deeltjes worden teruggeleid naar de aanvoertank 8 van de hydrocycloon 9. De grove deeltjes van groter dan 0,5 mm vormen een humusrijke fractie 16. De rijke humusfractie zal, net als het flotatieconcentraat verder verwerkt worden door bijvoorbeeld oxidatie/pyrolyse.

De onderstroom 14 van de deinmachine 12 wordt naar een wrijvingsmolen 17 geleid waarin de slurry onderworpen wordt aan een intensieve schrob-behandeling. Alle verontreinigingen die aan de zandkorrels kleven worden er hier afgeschrobd. In deze fase kunnen eveneens flotatiechemicaliën, die specifiek op de verontreinigingen werken, toegevoegd worden, zodat de verontreinigingen in een opvolgende flota-tiefase gefloteerd kunnen worden. De geschrobde zandslurry 18, welke bestaat uit zandkorrels, water en losgeschrobde verontreinigingen, stroomt naar een flotatie-eenheid 19 waarin de slurry gemengd wordt met kleine luchtbellen. De luchtbellen hechten zich aan de verontreinigingen en stijgen naar het oppervlak om daar een schuimlaag te vormen. De schuimlaag bevat de verontreinigingen en wordt toegevoegd aan de schuimlaag 22 die ontstaat bij de flotatie van het slib. De combinatie van beide verontreinigde schuimlagen wordt geleid naar een scheider 23 waarin de vaste stoffen bezinken. Het ingedikte slib wordt vervolgens uit de scheider genomen en naar een filter 24 gevoerd waarin het ontwaterd wordt tot een relatief droge cake. Deze filtercake kan vervolgens verzameld worden in een opslagtank 32 en getransporteerd worden voor verdere behandeling.

De zandslurry of het zand-watermengsel 21 wordt nogmaals ter ontwatering door een cycloon 36 geleid en vervolgens over een ontwateringszeef 33. Daarna is het zand 37 geschikt voor hergebruik.

De schuimlaag 22 ontstaat bij de flotatie van het slib. Bij deze flotatie wordt de bovenstroom van de hydrocycloon 9 naar een conditioneringsvat 25 geleid, alwaar flota-tiechemicaliën onder grondig roeren worden toegevoegd. De geconditioneerde slurry wordt in een eerste flotatie-eenheid 26 innig gemengd met fijn gedispergeerde luchtbellen. De hydrofobe verontreinigingen hechten zich aan de kleine bellen en drijven naar het oppervlak waarop zij een schuimlaag 31 vormen. De overblijvende slibslurry 28 is schoon en wordt opgeslagen in een indikker of bezinkbassin 29. Hierin worden flokkuleermiddelen toegevoegd voor het verhogen van de bezinksnelheid van de slibdeeltjes. De slurry wordt in het ene uiteinde in het buffervat gepompt, terwijl aan het andere uiteinde een heldere waterlaag 35 gevormd wordt, welke in een waterbuifertank 30 gepompt wordt en opnieuw in het proces gebruikt kan worden. De schuimlaag 31 die ontstaat in de eerste flotatie-eenheid 26 bevat nog een grote hoeveelheid schone slibdeeltjes en wordt derhalve in een tweede flotatie-eenheid 27 opnieuw aan een flotatiebehande-ling onderworpen. De schuimlaag 22 die hierbij ontstaat, wordt samen met de schuimlaag uit de zandflotatie verzameld en verder verwerkt zoals boven beschreven.

In figuur 2 wordt het nieuwe type flotatiecel volgens de uitvinding getoond. Figuur 2a is een schematische langsdoorsnede van de flotatiecel. Bij pijl 35 wordt de te behandelen slurry in de behandelbak 38 gebracht. Ejecteurs 37 spuiten slurry met lucht in de cel. Het schuim dat door middel van deze behandeling ontstaat, loopt over in de schuimopvangbak 36. De inrichting kan eveneens zijn uitgerust met een niet getoond afschepmechanisme voor het schuim. In de bak bevindt zich een overloop 39 en een afvoer 40 door middel waarvan de slurry die van links naar rechts door de bak loopt wordt afgevoerd. De figuren 2b en 2c en figuur 3 met respectievelijk een bovenaanzicht, een dwarsdoorsnede en een perspectisch aanzicht verduidelijken het principe van de flotatiecel. Overeenkomende onderdelen zijn in de verschillende figuren overeenkomstig genummerd.

Claims (21)

1. Werkwijze voor het reinigen van verontreinigd bodemmateriaal in het bijzonder waterbodemmateriaal, omvattende het scheiden van het bodemmateriaal in tenminste één zandfractie en tenminste één slibfractie, en het vervolgens van zowel de zandfractie als de slibfractie afscheiden van de verontreinigingen.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het bodemmateriaal waterbodemmateriaal is.

3. Werkwijze volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat het waterbodemmateriaal baggerspecie is.

4. Werkwijze volgens één der vorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het scheiden van het bodemmateriaal in een zandfractie en slibfractie gebeurt door middel van tenminste één hydrocycloon.

5. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de zandfractie na afscheiding van de slibfractie over een deinmachine geleid wordt.

6. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de verontreiningen van de fracties worden afgescheiden door middel van specifieke flota-tietechnieken.

7. Werkwijze volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat de fracties tenminste 15 minuten gefloteerd worden.

8. Werkwijze volgens conclusie 6 of 7, met het kenmerk, dat het vaste stofgehalte van de te floteren slibfractie tussen 0 en 15% ligt.

9. Werkwijze volgens conclusie 6, 7 of 8, met het kenmerk, dat de fracties voorafgaand aan de flotatie worden geconditioneerd met flotatiemiddelen.

10. Werkwijze volgens conclusie 9, met het kenmerk, dat de flotatie-middelen worden gekozen uit collectors, schuimers, (pH) modificatoren en adsorbentia, of combinaties daarvan.

11. Werkwijze volgens conclusie 9 of 10, met het kenmerk, dat de PH van de fracties na conditionering tussen 7 en 10 ligt.

12. Werkwijze volgens conclusie 11, met het kenmerk, dat tenminste 15 minuten geconditioneerd wordt.

13. Inrichting voor het uitvoeren van werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, omvattende middelen voor het scheiden van het te behandelen bodemmateriaal in fracties en middelen voor het van de fracties afscheiden van de verontreinigingen.

14. Inrichting volgens conclusie 13, verder omvattende een deinmachine voor het voorafgaand aan de flotatie in subfracties scheiden van de zandfractie.

15. Inrichting volgens conclusie 13 of 14, verder omvattende een wrijvingsmolen voor het van de zandkorrels verwijderen van verontreinigingen.

16. Inrichting volgens conclusie 13, 14 of 15, verder omvattende ten minste één zeef voor het verwijderen van grove delen uit het bodemmateriaal.

17. Inrichting volgens één der conclusies 13 tot 16, met het kenmerk, dat de middelen voor het afscheiden van verontreinigingen van de fracties worden gevormd door een flotatiecel.

18. Werkwijze volgens conclusie 17, met het kenmerk, dat de flotatiecel bestaat uit een slurry-bak, ejec-teurs voor het in de bak brengen van slurry en lucht, bakken voor het opvangen van door flotatie in de cel gevormd schuim, een overloop en middelen voor het uit de slurry-bak afvoeren van gereinigde slurry.

19. Inrichting volgens conclusie 18, met het kenmerk, dat de inrichting verder voorzien is van middelen voor het afscheppen van het gevormde schuim.

20. Gebruik van door middel van de werkwijze volgens één der conclusies 1-12 gereinigd slib en/of zand als grondstof voor de keramische industrie.

21. Gebruik van door middel van de werkwijze volgens één der conclusies 1-12 gereinigd slib en/of zand als grondstof en/of vulmateriaal in de wegenbouw.