用于将碱性物质带入水体的运输工具 【技术领域】
本发明涉及一种用于将碱性物质带入酸性水体中以进行中和及对该水体进行再处理的船舶，所述水体特别是指露天矿残留湖的水体，这种水体由于其生成史而具有高度酸性，并且随着酸性的地下水流的流入在中性水比例的保持方面需要对所述水体进行长时间的持续再处理。本发明还涉及一种用于将碱性物质带入水体的设置。
背景技术
没有在此类水体中创造出中性和在水化学上许可的条件，是不可能将该水体与公共流动水域相连接的。在流入过程中酸化的地下水(Grundwassers)、以及随后在露天矿残留湖中与大气的接触和由此进行的、特别是二价至三价铁的转化等类似的氧化过程，这些因素都使水体中的酸性继续上升，并且因此使所述湖成为酸发生器，而且酸性地下水以及或许还有地表水会使位于下游的区域负重。
因此，为了保持此类水体的中性比，除了起始中和处理以外，在大多数情况下，循环重复的再处理(Nachsorge-Behandlung)是非常必要的。
从现有技术已知，通过所谓的湖中法(In-Lake-Verfahren)既可以实现对此类水体的起始中和处理还可以实现再处理。
文献DE 19961243描述了，通过发电余烬的再悬浮处理可以用仍有的碱能力来进行酸性露天矿湖(TBS)的中和，该发电余烬例如来源于褐煤燃烧。此方法受限制于这样的工作地点，即在附近可供有此类残留物的地方。这类物质的更远距离的运输由于费用原因不具有代表性。
根据登记号为DE 103 04 009.9文献的另一种方法，其目的在于，通过“湖中法”将起碱性作用的物质如熟石灰(Ca(OH)
2)、生石灰(CaO)或者适宜的白云石或者烧碱用特殊的分布装置如此分布至水体中，即，使所采用的物质在湖中尽可能多地转换为碱性并由此达到高的脱酸效率。对此，将分布装置设计为50m至2000m长和5至40cm宽的分布管道，其通过浮子游动地铺设在湖中。然而这种方法的费用在许多情况下是不具代表性的，以至它至今几乎没有得到应用。
文献DE 20 2004 002 159.5描述了一种设置，其包括下面的组合体：箱/贮仓车辆、中间仓容器和游动的移动登记装置，该组合体设成在浮筒上游动的箱的形式，所述箱带有数个流出开口，用船舶(托轮)在开放水体上将该组合体拖曳。可能采用的物质的分布通过游动的活动单元上的特殊装置来进行。然而用这种方案在大多数的应用情况下也没有在经济上具有代表性的项目可以介绍。
【发明内容】
本发明的目的在于，提供一种将碱性活性物质撒播到酸性水体中的移动装置，该移动装置既适宜于起始中和处理，又适宜于再处理，该移动装置构造非常简单，而且该移动装置还可以确保在物质播撒过程中较高的专有效率，特别伴随有所采用的碱性原料的较高的物质转化率，并且可以在没有大的消耗和费用的条件下于不同地点用于水体中和。
根据本发明，所述目的通过一种用于将碱性物质带入水体中的自行式船舶得以实现，所述船舶包括至少一个用于碱性物质的贮存容器、至少一个用于来自所述水体的水的吸取装置、至少一个用于制备悬浊液的计量装置以及至少一个运输泵和至少一个用于将所述悬浊液喷洒到水面上的分布喷嘴，所述分布喷嘴与所述至少一个运输泵相连，其中，所述船舶根据大小和空载重量是这样确定尺寸的，即，使所述船通过运输车辆经陆地运输至该船的各个使用地点。
在根据本发明的船舶中，不同的用于水体中和所必要的组件包括：用于从湖中取出水的吸取装置、用于制备由取出的水和所采用的碱性物质组成的悬浊液的计量装置、用于所述悬浊液的运输装置以及用于将所述悬浊液喷到水面上的分布装置，该分布装置被如此概括为高度可移动的技术单元，即，为各种水体的专有条件提供了经济性最高的优化条件。所述船舶是这样实现的，即，它可以通过公路运输车辆并借由可移动的辅助装置用于露天矿湖的每个任意岸上位置。所述船舶中的中和物质的贮藏是这样设计的，即，既可以采用固体又可以采用液体物质。通过用分布喷嘴对所述悬浊液进行表面喷洒，实现了一个大的作业半径，以至于用一个相对小数量的撒播行驶可以处理一个大的水体面积。因此，既在起始中和处理情况下，又在再处理中保证了：成本优化地而且快速地以高效率处理酸性水体。
作为碱性供体优选采用生石灰和生白云石、石灰石和白云石乳、熟石灰、熟白云石石灰、烧碱以及可以相比较的可采用的产品。将此类产品混于水流中，优选在所述运输装置的吸取侧采用计量装置来进行，该计量装置精确控制着待播撒的悬浊液中所采用的各种碱性物质的浓度。
根据本发明的第一个实施方式提供了：所述船舶的长度为5至15m、优选8至12m之间，宽度为2至4m、优选3.0至3.5m的宽度、以及高度为1.5至4m。因而在一方面为碱性物质保证了足够高的收纳能力-所述贮藏容器优选具有≥3m
3的容积。另一方面保证了：只要将该船舶载于相应的运输车辆上，该船舶就能在运输车辆上于公共道路上在不同使用地点之间进行运输。此外，所述船舶的空载重量优选最大为20t，有利地最大为12t。为实现生态上优化的物质耗费，在水体表面每个面积单元所需要的物质浓度通过所述船舶选位于2至30km/h范围内的行驶速度，以及通过在所述计量装置中调整的悬浊液浓度这样进行调整，即，在水体中达到完全的物质转化。根据时间和地点的船的单个行驶周期在此取决于各个工作地点的地形和天气条件。
待播撒的悬浊液的物质浓度可以通过调控装置进行控制，该调控装置或者在计量装置内对所采用碱性物质通向悬浊液运输泵的吸取管道的量进行调节，或者对自湖中吸取水的量进行调节。
根据本发明的另一有利的结构方案，在所述船舶正面设有吸取装置的吸取开口。这个在所述船的行驶方向上的位置实现了：使随所述船的行驶速度所产生的阻滞压在能量上用于运输水，从而用以制造所述悬浊液。
特别是在水体中和处理开始时，该水体还具有很低的pH值并且因而起强烈的腐蚀作用，所述水体例如为露天矿残留湖。相应地至少使本发明的船舶的外皮由不生锈材料，优选不生锈的金属材料构成。优选所述外皮主要由铝构成。
对于所述碱性悬浊液的均匀和大面积撒播，根据本发明的在所述船舶上设有至少一个分布喷嘴的结构和设计是有决定性意义的。因而根据本发明的另一个有利的结构方案提供了：所述船舶具有两个分布喷嘴，而且所述喷嘴的每一个分别将悬浊液在所述船舶的每一侧、以与所述船舶行驶方向呈30°至110°的角度(α)并且同时与水面呈10°至60°的角度(β)播撒。优选如此为所述分布喷嘴确定尺寸并且如此与至少一个运输泵共同作用，即，以5至50m/s的出口速度播撒所述悬浊液。
除了碱性悬浊液的表面撒播，这也可以是有意义的：将所述悬浊液直接引入水体更深层，特别是深水层。对此，为将所述悬浊液引入更深的水层，所述船舶在水平面以下优选设有至少一个分布喷嘴。
通过用于将碱性物质带入到水体中的设置进一步地解决了开始所述的任务：其中所述设置包括根据权利要求1至11所述的船舶以及用于陆地上运输所述船舶的运输车辆和用于所述船或碱性物质的贮藏单元，由此，所述船舶是可装载的。
作为运输车辆优选采用载重汽车。用于所述船或碱性物质的贮藏单元优选设计为箱载重车，以便保证整个设置的完整的移动性。
【附图说明】
接下来，根据附图所示的实施例对本发明进行详细说明。其中示出了：
图1为本发明的用于将碱性物质带入到水体中的自行式船舶的侧视图，其中示出了局部截面图；
图2为通过图1的船舶的分布喷嘴对由碱性物质和湖水构成的悬浊液进行喷洒的侧视图；
图3为通过图1的船舶对所述悬浊液进行喷洒的俯视图；
图4为图1的船舶装载到运输车辆上的状态示意图；
图5为使图1的船舶入水的示意图；以及
图6为将用于喷洒至水面上的碱性物质装填到图1的船舶中的示意图。
【具体实施方式】
图1示出了本发明的用于将碱性物质带入水体的自行式船舶。所述船舶在此设计为船1，并且该船舶包括在船尾侧的驾驶舱1a以及驱动和控制装置(两者没有示出)。根据本发明，在船1的船体中设置有：碱性物质的贮藏容器2、来自于待中和的水体的水的吸取装置3、计量装置4以及运输泵5，该计量装置用于制造由所汲取的水和碱性物质组成的悬浊液，该碱性物质贮藏在贮藏容器2中。为了将由计量装置4生成的悬浊液喷洒在待中和水体的水面上，将运输泵5与两个设置在前甲板上的分布喷嘴6a、6b连接。
在此，船1进一步包括另外的喷嘴6c，该喷嘴设置在船1的龙骨区域并朝向深处，从而使在计量装置4中产生的悬浊液还可以通过运输泵5被带入到更深的水层。一个同样设置在船体1b中的控制装置没有被示出，通过该控制装置可以精确调整计量装置4中的悬浊液浓度。
根据本发明，船1根据它的大小和空载重量是这样确定尺寸的，即，使船可以通过运输车辆7(见图4和5)经陆地运输至该船的各个使用地点。对此，船1的长度为5-15m、优选8-12米，宽度为2-4m、优选3-3.5m，以及高度为1.5-4m。船1的空载重量最大为20吨，在此为10吨，从而使它可以在装载的状态下通过运输车辆7顺利地在公共道路上于不同使用地点之间进行运输。船1的装载能力同样为大约10吨，以至于在满载状态下于行驶周期开始时总重为20吨。由于酸性水体特别是在中和开始的时候强烈攻击易受腐蚀的材料，因此船1的外皮在此至少由不锈材料、特别是铝构成。
根据本发明，通过分布喷嘴系统将在计量装置4中生成的悬浊液撒播在水体表面。该分布喷嘴系统由一个或者数个、固定或者可活动地设置在船1前部的单个喷嘴构成。如已经提及的，该分布喷嘴系统在此由两个设置在前甲板上的、可摆动的分布喷嘴6a、6b构成。如图3所示，这两个分部喷嘴彼此相邻设置，并且因而覆盖船1的左舷侧(喷嘴6a)和右舷侧(喷嘴6b)。然而只是由于视图层次的原因使喷嘴6a、6b在图1和2以及4-6的侧视图中表示为前后相继的。在此，分布喷嘴6a、6b在水平方向(角度范围α，见图3)和竖直方向(角度范围β，见图3)都是可调的。因而分布喷嘴6a、6b可以分别以相对于船1行驶方向的30°-110°的角度α而且同时以相对于水面的10°-60°的角度β进行调整。另外，分布喷嘴6a、6b是这样确定尺寸并与运输泵5以这样的方式共同作用的，即，使在计量装置4中生成的悬浊液以5-50m/s的出口速度喷洒在水面上。因此有针对性地确定了一个滴谱(Tropfenspektrum)，而且水面在船1两侧均匀地、地毯式地受到碱性悬浊液覆盖，如图3所示，其中形成的处理地毯(Behandlungsteppich)的宽度优选为在船1两侧各10至80m。
为实现生态上优化的物质消耗，通过船在2至30km/h范围内的行驶速度和在计量装置4内生成的悬浊液浓度，对水体表面上每个面积单元所需要的物质浓度这样进行调整，即，在水体中达到完全的物质转化。同时，根据时间地点的船的单个行驶周期取决于各个工作地点的地形和天气条件。
待播撒悬浊液的浓度可以在计量装置4中借由调控装置进行控制，该调控装置或者对待使用碱性物质通向悬浊液运输泵5的吸取管道的量进行调节，或者对自湖中吸取水的量进行调节。
接下来再次根据具体实施例对本发明的原理进行说明。
本发明可运输的船舶(船1)总重为20吨而且对碱性物质的载重能力为10吨，该船舶以25km/h的速度在待处理的水体上运动。通过一个位于船1的船首水下的开口，使制备悬浊液所需要的湖水以500m
3/h的量引入到悬浊液泵5的吸取管道中。在泵5的吸取管道中，通过计量装置4，以100m
3/h的量注入由船1的贮藏容器2运送的碱性物质，从而生成20％的悬浊液。将该悬浊液引向运输泵5，该运输泵对悬浊液施加用于大面积播撒所需要的4bar的压力，并且该运输泵经管道系统通向分布喷嘴6a、6b。分布喷嘴6a、b将悬浊液以25m/s的喷嘴出口速度、相对于船1的行使方向向左和向右分别与行驶方向呈80度角度α地抛掷在水面上，从而在船1的左右两侧各形成30m宽的地毯式的水处理带，在水处理带区域中碱性物质立即与湖水反应并完全进行转化。处理面积在10分钟内可达到125000m
2，在湖面上通过该处理面积可以获得的物质浓度提供了这样的反应条件，该反应条件用于在待处理水体中实现100％的物质转化。通过计量装置4和调控系统使排出悬浊液中采用的各种碱性物质的物质浓度与湖水的条件相适应。将船1的单程行驶路线如此设计，即，根据各种水体的地形和存在于水面上的由风引导的水流，使总的位于水体深层的湖容积均匀地承载碱性物质。
船1在此设计了驾驶舱1a，以便船驾驶员直接控制和监控行驶周期，同时可以理解为：行驶周期还可以从岸上例如依靠GPS来进行遥控。
图4至6示出了一种根据本发明的用于将碱性物质带入水体的设置。如前所述，该设置中包括船1以及用于在陆地上运输船1的运输车辆7和用于船或碱性物质的存贮单元8，由此可知，船1是可装载的。在此将贮藏单元8设计为箱载重车8并由此同样是可运动的。图4示出了船1装载到运输车辆7上的状态。图5示出了如何将船1从待中和水体的岸上通过一个适当的装卸台单元7a放入水中，该水体例如为一个露天矿残留湖，该装卸台单元为运输车辆7的组成部分。船1的装载相应地例如通过一个绞盘来进行。图6示出了如何将待放入水中的船1直接在行驶周期开始之前通过适宜的管道来装载碱性物质，所述碱性物质例如为熟石灰。其它的固体碱性物质的装载方式例如经翻斗卡车同样是可行的。