DE19929461A1 - Sub-surface sand washing water discharge head minimises harm to fish and plants, requires little energy and is flexible - Google Patents

Abstract

Following the extraction of sand and gravel from open-cast workings, the sand and gravel are graded according to particle size by a washing process. The water used for washing then bears a load of fine particles which is discharged to a sedimentary lagoon. Discharge takes place especially via a sub-surface discharge head which minimises water turbulence. The head is a downward-opening conical hood with a perforated outlet cover. The outlet perforations are arranged in concentric rings, the perforations being of increasing diameter towards the hood rim.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Einleitung von Feststoff-Wasser- Gemischen (Suspensionen) in Gewässer, künstlich angelegte Sammel- und Sedimentationsbecken oder Laderäume von Fahrzeugen zur Unterstützung der vorgesehenen Feststoffabtrennung, insbesondere der Sedimentation, und Verfahren zu deren zweckmäßiger Anwendung. Bei der Gewinnung von Lockergesteinen, insbesondere Kiesen und Sanden, sind im geförderten Material häufig Bestandteile in Korngrößenbereichen von < 1 mm enthalten, die einer wirtschaftlichen Verwertung nicht zugeführt werden können.The invention relates to a device for introducing solid water. Mixtures (suspensions) in water, artificially created collection and Sedimentation tanks or vehicle holds to support the intended separation of solids, in particular sedimentation, and Process for their appropriate application. When extracting Loose rocks, especially gravel and sand, are in the extracted material often contain components in grain size ranges of <1 mm, which one economic recovery can not be supplied.

Bei der Herstellung von Zuschlagstoffen einerseits muß aus diesem Grunde eine Abtrennung dieser Bestandteile vorgenommen werden. Hierzu werden Wäschen eingesetzt. Das erforderliche Waschwasser wird bei der Gewinnung im Nassen direkt aus dem Tagebau, sei es aus dem Baggersee oder aus Brunnen, entnommen.For this reason, the production of aggregates on the one hand must a separation of these components can be made. To do this Washes used. The washing water required is obtained during extraction in the wet directly from the open pit, be it from the quarry or from wells, taken.

Das Waschwasser ist nach seiner Verwendung im Waschprozeß mit dem Feinmaterial beladen. Für die Entsorgung dieses beladenen Waschwassers werden gegenwärtig folgende Vorgehensweisen alternativ angewendet:
The washing water is loaded with the fine material after it has been used in the washing process. The following procedures are currently used alternatively for the disposal of this loaded washing water:

• - Einleitung in hierzu angelegte Sedimentationsbecken und Rück­ führung des Wassers nach der Sedimentation in den Tagebau,- Introduction into the sedimentation basin and back guiding the water into the opencast mine after sedimentation,
• - ufernahe direkte Einleitung des beladenen Waschwassers in den Tagebau mit dem Ziel, die Sedimentation im Tagebau erfolgen zu lassen,- Direct introduction of the loaded washing water into the Opencast mining with the aim of sedimentation in the opencast mine to take place to let,
• - mechanische Entwässerung.- mechanical drainage.

Die Nachteile dieses Standes der Technik sind:
The disadvantages of this prior art are:

• a) hoher Flächenbedarf (Umweltbelastung, Kosten)a) high space requirements (environmental impact, costs)
• b) Beeinträchtigung der für Fauna und Flora bedeutsamen oberen Wasserschichten durch Trübungswolken der Suspension.b) impairment of the upper fauna and flora Layers of water through cloudiness of the suspension.
• c) hohe Kostenc) high cost

Diese Nachteile werden durch die Vorrichtung gemäß des Patentanspruch beseitigt.These disadvantages are overcome by the device according to the patent claim eliminated.

Das Feinmaterial wird mit dem Waschwasser in den Tagebau verbracht, ohne daß hierbei eine Beeinträchtigung der für den Umweltschutz bedeutsamen Wasserschichten erfolgt. Diese Lösung wird erzielt
The fine material is brought into the opencast mine with the washing water without impairing the water layers that are important for environmental protection. This solution is achieved

• - durch eine Vorrichtung (Auslaßorgan), die ein turbulenzarmes 1 Ausströmen der Suspension aus der Förderleitung ermöglicht,- By a device (outlet member) that a low turbulence 1st Allows the suspension to flow out of the delivery line,
• - durch Positionierung des Auslaßorgans in optimaler Wassertiefe,- by positioning the outlet element in the optimal water depth,
• - durch variable Positionierung des Auslaßorgans in Abhängigkeit der Intensität der Sedimentation des Feinmaterials.- By variable positioning of the outlet member depending on the Intensity of sedimentation of the fine material.

Vorteile dieser Lösung sind:
The advantages of this solution are:

• - keine Beeinträchtigungen der Umwelt durch Bau von Sedimen­ tationsbecken.- no adverse effects on the environment through the construction of sediments station pool.
• - geringer Energieaufwand,- low energy consumption,
• - hohe Flexibilität in der Anwendung hinsichtlich Menge und Beschaf­ fenheit des Feinmaterials im Wasser.- High flexibility in use in terms of quantity and procurement Openness of the fine material in the water.

Bei der Naßbaggerei von Lockergestein im Hafen-, Kanal- und Flußbau andererseits werden Feststoff-Wasser-Gemische gefördert, aus denen der Feststoff mit einfachen Mitteln direkt an der Förderstelle möglichst weitgehend abgetrennt werden soll, so daß das Wasser unbedenklich wieder eingeleitet werden kann. Gegenwärtig wird die Suspension hierzu in Schuten oder Laderäume von Schwimmbaggern eingeleitet, die als Sedimentationsräume wirken sollen. Durch die hohe Turbulenz bei der Einleitung der Suspension wird die Sedimentation stark beeinträchtigt, so daß mit dem wieder eingeleiteten Wasser erhebliche Feststoffmengen, besonders im Bereich kleiner Partikel, zurücktransportiert werden, die zu erheblichen Trübungen des Wassers führen. Dieses Verfahren ist daher aus Gründen des Umweltschutzes zu beanstanden. In the wet dredging of loose rock in port, canal and river construction on the other hand, solid-water mixtures are promoted, from which the Solid as much as possible with simple means directly at the funding point should be separated so that the water can be safely reintroduced can be. The suspension is currently in bulk or Load rooms initiated by dredgers that act as sedimentation rooms should work. Due to the high turbulence when the suspension is introduced the sedimentation is severely impaired, so that with the reintroduced Water considerable amounts of solids, especially in the area of small particles, transported back, which lead to considerable clouding of the water. This procedure is therefore objectionable for reasons of environmental protection.  

Die Sedimentation kann jedoch deutlich unterstützt werden, wenn es gelingt, die Suspension turbulenzarm, d. h. laminar in die Schuten oder Laderäume des Baggers einzuleiten. Die für die Sedimentation zur Verfügung stehende Fläche kann damit gleichzeitig wesentlich wirksamer auch für die Sedimentation genutzt werden. Insgesamt wird der Feststoffgehalt des Wassers vor der Rückleitung deutlich herabgesetzt.Sedimentation can, however, be clearly supported if the Low turbulence suspension, d. H. laminar in the barges or holds of the Initiate excavators. The area available for sedimentation can also be much more effective for sedimentation be used. Overall, the solids content of the water before Return significantly reduced.

Beschreibung der AusführungDescription of the execution

Die Waschwässer bei der Herstellung von Lockergesteinen, insbesondere bei der der Kies- und Sandaufbereitung, enthalten in suspendierter Form stoffliche Bestandteile, die ausschließlich zuvor mit dem geförderten Material aus der Lagerstätte entnommen wurden. Daher ist eine Rückspülung aus stofflicher Sicht prinzipiell unbedenklich. Es muß hierbei jedoch gewährleistet werden, daß keine Beeinträchtigung der oberen Wasserschichten und der dort vorhandenen Fgung und Flora eintritt.The wash water in the production of loose rock, especially in the the gravel and sand processing, contain material in suspended form Ingredients that have previously been extracted from the material Deposit were removed. Therefore, a backwash is made of material Principally harmless view. However, it must be ensured that no impairment of the upper water layers and the existing ones Entry and flora occurs.

Erfindungsgemäß wird folgende Lösung angewendet:
The following solution is used according to the invention:

• 1. Das Waschwasser wird über eine spezielle Auslaßvorrichtung (Spülkopf), die an das Fallrohr angeschlossen ist, abgegeben. Durch die Ausführung des Spülkopfes wird gewährleistet, daß das Waschwasser turbulenzarm und über einen größeren Querschnitt als ihn das Spülrohr besitzt, ausströmt. Hierdurch wird erreicht, daß keine turbulente Vermischung mit den oberhalb des Spülkopfes liegenden Wasserschichten eintritt und die Sedimentation nicht durch turbulente Strömung unterhalb des Spülkopfes beeinträchtigt wird. (s. Abb. 1).
  Gemäß Abb. 2 wird der Auslaßquerschnitt als Lochplatte mit konstanten der veränderlichen Lochdurchmessern und konstanter oder veränderlicher Teilung oder als ein- oder mehrschichtiges Sieb ausgeführt. Durch die hydrodynamische Auslegung kann der Spülkopf so an den Durchmesser des Spülrohres und den Feststoff-Wasser-Strom angepaßt werden, daß unterhalb des Spülkopfes eine turbulenzarme, auf den Gewässerboden gerichtete Strömung vorliegt und das suspendierte Feinmaterial weitgehend ungestört in der gewünschten Richtung transportiert wird. 1. The washing water is dispensed through a special outlet device (rinsing head) which is connected to the downpipe. The design of the flushing head ensures that the washing water flows out with low turbulence and over a larger cross-section than the flushing pipe has. This ensures that there is no turbulent mixing with the water layers above the rinsing head and the sedimentation is not impaired by turbulent flow below the rinsing head. (see Fig. 1).
  According to Fig. 2, the outlet cross-section is designed as a perforated plate with constant variable hole diameters and constant or variable division or as a single or multi-layer sieve. Due to the hydrodynamic design, the flushing head can be adapted to the diameter of the flushing pipe and the solid water flow in such a way that a low-turbulence, directed towards the bottom of the water is present underneath the flushing head and the suspended fine material is transported largely undisturbed in the desired direction.
• 2. Der Spülkopf wird mit Hilfe des Fallrohres auf die erforderliche Wassertiefe eingestellt. Diese wird so gewählt, daß der Spülkopf ca. 2 m unterhalb des Niveaus liegt, oberhalb dessen keine Beeinträchtigungen des Wassers durch den Spülvorgang eintreten dürfen.2. The rinsing head is set to the required level using the downpipe Water depth set. This is chosen so that the flushing head is approx. 2 m is below the level above which there is no impairment of the Water may enter through the rinsing process.
• 3. Das Fallrohr wird an einem Ponton befestigt. Die Zuleitung des Waschwassers erfolgt durch eine schwimmende Rohrleitung. Der Ponton kann mittels fernbedienter Windensteuerung kontrolliert verfahren werden, so daß die Einbringung des Feinmaterials entsprechend dem Bodenprofil vorgenommen werden kann.3. The downpipe is attached to a pontoon. The supply line of the Wash water is carried out through a floating pipeline. The pontoon can be operated in a controlled manner using the remote winch control, so that the introduction of the fine material according to the soil profile can be made.

Vorrichtung und Verfahren sollen erfindungsgemäß nicht nur für die Einleitung von Waschwassern der Sand- und Kiesaufbereitung sondern auch für eine die Sedimentation begünstigende Einleitung von anderen Feststoff-Wasser- Suspensionen in Gewässer um Einsatz kommen.The device and method according to the invention should not only be used for introduction of washing water from sand and gravel processing but also for one Sedimentation-promoting discharge of other solid water Suspensions in water are used.

Bei der Naßbaggerei von Lockergesteinen im Hafen-, Kanal- und Flußbau soll die Einleitung der geförderten Feststoff-Wasser-Gemische in Laderäumen von Schuten oder Schwimmbaggern über Spülköpfe erfolgen, die im Auslaß­ querschnitt als Lochplatten oder Siebe ausgeführt sind. Entsprechend dem Querschnitt des Laderaums werden die Spülköpfe vorrangig mit rechteckigem Auslaßquerschnitt ausgeführt (Abb. 3). Hierdurch wird über die gesamte Breite des Laderaumes eine turbulenzarme/laminare Strömung in Längsrichtung des Laderaumes erreicht, die die Absetzung des Feststoffes unterstützt. Durch einen veränderlichen Strömungsquerschnitt innerhalb des Spülkopfes wird die notwendige gleichmäßige Verteilung des Gemisches auf dem Anlaßquerschnitt erreicht.In the wet dredging of loose rock in port, canal and river construction, the conveyed solid-water mixtures are to be introduced into the holds of barges or dredgers via flushing heads which are designed as perforated plates or sieves in the outlet cross section. Depending on the cross-section of the loading space, the flushing heads are primarily designed with a rectangular outlet cross-section ( Fig. 3). As a result, a low-turbulence / laminar flow in the longitudinal direction of the cargo space is achieved across the entire width of the cargo space, which supports the settling of the solid. The necessary uniform distribution of the mixture over the starting cross-section is achieved by means of a variable flow cross-section within the flushing head.

Claims (5)

1. Vorrichtung und Verfahren zur Einleitung von Feststoff-Wasser-Gemischen in Gewässer, Becken und Laderäume zur Unterstützung der vorgesehenen Feststoffabtrennung durch Absetzungssedimentation, dadurch gekennzeichnet, daß der Gemischauslaß turbulenzarm laminar über ein entsprechend gestaltetes Auslaßorgan/Spülkopf erfolgt.1. Apparatus and method for introducing solid-water mixtures into water, basins and holds to support the intended separation of solids by sedimentation sedimentation, characterized in that the mixture outlet is laminar with low turbulence via an appropriately designed outlet member / flushing head. 2. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Auslaßorgan eine Lochplatte mit konstanten oder veränderlichen Lochdurchmessern und konstanter oder veränderlicher Teilung mit kreisrundem oder rechteckigem Querschnitt zur Strömungsbeeinflussung verwendet wird.2. Device according to claim 1, characterized in that as an outlet member a perforated plate with constant or variable hole diameters and constant or variable division with circular or rectangular Cross section is used to influence the flow. 3. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Auslaßorgan ein ein- oder mehrschichtiges Sieb zur Strömungsbeeinflussung mit kreisrundem oder rechteckigem Querschnitt verwendet wird. Die Maschenweite der Siebe wird auf die hydrodynamischen Verhältnisse abgestimmt.3. Device according to claim 1, characterized in that as an outlet member a single or multi-layer strainer for influencing the flow with a circular one or rectangular cross-section is used. The mesh size of the sieves becomes matched to the hydrodynamic conditions. 4. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Anwendung zur Einleitung des Gemisches in Gewässer das Auslaßorgan nach Anspruch 2 oder 3, mit Hilfe des Spülrohres auf variable Wassertiefen eingestellt und damit die Suspensionsausbreitung in bezug zum Wasserspiegel und zum Gewässerboden gesteuert werden kann.4. The method according to claim 1, characterized in that when used for Introducing the mixture into water, the outlet member according to claim 2 or 3, set to variable water depths with the help of the flushing pipe and thus the Suspension expansion in relation to the water level and the water floor can be controlled. 5. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Auslaßorgan gemäß Anspruch 2 und 3 bei Einleitung von Gemischen in Laderäume von Schuten oder Schwimmbaggern so positioniert wird, daß möglichst lange Strömungswege für die Absetzung des Feststoffes erreicht werden.5. The method according to claim 1, characterized in that the outlet member according to claim 2 and 3 when introducing mixtures into the holds of Barges or dredgers are positioned so that they last as long as possible Flow paths for settling the solid can be achieved.