Projekt 07995/01

Orientierungsversuche zur hydromechanischen Demineralisierung von Schluffen

Projektdurchführung

Kupczik Ingenieurbüro
Wittenbergener Weg 18
22559 Hamburg

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Ziel der theoretischen und praktischen Untersuchungen war es, die Machbarkeit des Demineralisierungs-Verfahrens (Trennung organischer Stoffe von mineralischen Stoffen im Schluffbereich) zu demonstrieren und die erreichbaren Qualitäten abschätzen zu können. Die bisher gewonnenen Daten werden verifiziert und die theoretischen Grundlagen für die Auslegung der geplanten Pilotanlage ermittelt. Es sollten die den Prozeß bestimmenden Einflußfaktoren quantifiziert werden, um dadurch die Auslegung der Pilotanlage und auch zukünftiger Demineralisierungsanlagen den Erfordernissen des Produktes und der Wirtschaftlichkeit anpassen zu können.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenDie bisher nicht vollständig verstandenen Phänomene der Trennung sollten in einer Modellversuchsanlage unter Nutzung von Modellsedimenten untersucht werden. In einer Parameteranalyse war zunächst die Wirkungsrichtung einzelner Einflußfaktoren und deren potentieller Einfluß auf die Effizienz der Trennung zu bewerten. Daraus ergaben sich die Rangfolge und die Anzahl der zu untersuchenden Parameter. In Modellversuchen sollten mit Hilfe von Drehtellereinrichtung oder Sprühdüsen Schlämme, die vorher dem kavitativen Prozeß ausgesetzt wurden, vernebelt und das Absetzverhalten auf einer Wasseroberfläche untersucht werden.
Nachdem die notwendigen Kenntnisse über die Wirkungsrichtung einzelner Parameter gewonnen wurden, sollten reale, typische Sedimente in einem Versuchsstand behandelt werden. Der Versuchstand entsteht durch Erweiterung der SIELWOLF-Anlage der Fa. Kupczik Umwelttechnik um eine Aufstromklassierung, einen Konverter, eine zweite Abscheidestufe und Feinststofftrennung (DEM-Aggregat) mit einem speziellen Tellerseparator. Bei den Orientierungsversuchen mit diesem Versuchsstand interessie-ren hauptsächlich die Mengenverteilung, die Kornverteilung und die Analyse der produzierten Fraktionen. Da es nicht geplant ist, in größerem Umfang neue Meßtechnik zu installieren, wurden die prozeßspezifischen Parameter qualitativ erfaßt.
Auf die Wasserreinigungsanlage für das Prozeßwasser wird verzichtet; es wurde in Behältern der GKSS-Anlage gesammelt und mit Hilfe einer vorhandenen UF-Membrananlage nachgereinigt.
Des weiteren wurden die Stoffströme in der bestehenden hamburgischen ASRA-Anlage mit dem Ziel analysiert, die potentiellen Anreicherungen von Schwermetallen im Prozeßwasser nachzuweisen.
Die Ergebnisse wurden ausgewertet und dokumentiert.


Ergebnisse und Diskussion

Mit dem Forschungsvorhaben wurden zwei sich ergänzende Zielrichtungen verfolgt:
der theoretisch, modelltechnisch gestützte Nachweis über die prinzipielle Eignung des DEMI-Verfahrens für die Behandlung von kontaminierten Schluffen und der technisch-betriebspraktisch orientierte Nachweis, daß mit großen Anlagen eine Trennung von Schluff mit gleichartigen Ergebnissen erreicht werden kann.

Die Versuchsabläufe und Versuchsanordnungen unterschieden sich grundsätzlich voneinander. Im Rahmen der Versuche bei der GKSS wurde bereits eine Schluffsuspension aufgegeben und anschlie-ßend Kavitationseinwirkungen ausgesetzt. Demgegenüber wurde bei der Anlage des Kupczik Ingenieur-büros Sediment, wie es bei Baggerungen anfällt, in einem durchlaufenden Produktstrom zu Schluff aufbereitet und in der DEMI-Anlage verarbeitet. Entsprechend den Modellbedingungen konnte der Prozeß durch die GKSS differenzierter und mit mehrfachen Parameterabstufungen durchgeführt werden. Die Versuche ergaben damit einen wertvollen Orientierungsrahmen.

Beim Betrieb der technischen Anlage zeigte sich, daß das ASRAÒ- Verfahren unter Einwirkung der Kavitation stufenlos regelbar sämtliche aufgegebenen Stoffarten in der jeweiligen Kornstruktur so behan-deln kann, daß in dem geschlossenen Prozeßablauf jeweils an der zugeordneten Stelle genau die Korn-strukturen abgeschieden werden, die für den Trennprozeß vorgegeben sind.

Ein grundlegender Vorteil des DEMI-Verfahrens besteht darin, daß der Prozeß rein physikalisch ohne chemische Zusätze verläuft. Die verbleibenden restlichen Kontaminationen werden auf ein minimales Volumen reduziert. Damit ist auch das Ziel eines verringerten Deponievolumens erreicht. Allerdings könnten die Reststoffmengen aufgrund des hohen Brennwertes auch in den Wirtschaftskreislauf zurückgeführt werden.

Im Rahmen der wissenschaftlichen Bearbeitung zeigte sich, daß die vorhandenen theoretischen Grundlagen zum Komplex Verhalten von Feststoffen in einer Suspension nicht ausreichten. Es wurden deshalb zu diesem Thema eine Reihe von Studien und Diplomarbeiten angefertigt. Darüber hinaus erfolgten zwei Patentanmeldungen, die weiterführende Perspektiven in anderen Einsatzgebieten eröffnen.

Die Entwicklung der ASRAÒ-DEMI-Technik war ursprünglich auf die Trennung, bzw. Zerlegung kontaminierter Stoffe mit Schwerpunkt Reinigung gerichtet. In den verschiedensten Fachdiskussionen wurde auch der hohe Stellenwert der ASRAÒ-DEMI-Technik für die Rohstoffgewinnung unter wirtschaftlichen Bedingungen angesprochen. Hierunter ist zu verstehen, daß hochwertige Rohstoffe vor allem dort ge-wonnen werden können, wo aufgrund kleinster Kornverteilungen die Ausbeute bisher unwirtschaftlich war.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

In mehrfacher Weise wurden Veröffentlichungen und Vorträge initiiert. Ein für das Vorhaben wichtiger Meilenstein war die Aufnahme des Projektes in das Register der EXPO 2000 am 26.10.98.


Fazit

Erstmals wurde mit der Demineralisierungstechnik ein Entsorgungsweg gefunden, der in seiner Anwendbarkeit technisch wissenschaftlich unbekannt war. Die Ergebnisse der Untersuchungen lassen den Schluß zu, daß die Demineralisierungstechnik zukünftig ein unverzichtbares Element der Trenntechnologie sein wird. Die Anwendbarkeit dieser Technik läßt sich auch auf eine effektive Rohstoffgewinnung übertragen.