SE537757C2 - Metod och system för hantering av sediment - Google Patents

Abstract

SAMMANDRAG Foreliggande uppfinning avser en metod for hantering av sediment frail sjo- eller havsbottnar, innefattande stegen att avlagsna ett ovre skikt av sediment genom sugverkan, kontrollera sugverkan sa att huvudsakligen laminart flode av sediment och vatten erhalles, separera tyngre organiskt material fran namnda avlagsnade skikt av sediment och vatten, och darefter separera lattflyktigt organiskt material fran vattnet, och aterfora vattnet till havet eller sjon. Foreliggande uppfinning avser aven ett system fort att utfora metoden, innefattande en sugstruktur (20) for att avlagsna ett ovre skikt av sediment, en kontrollmekanism (22) for att erhalla huvudsakligen laminart flode genom namnda sugstruktur (20), en forsta separeringsenhet (38) istand att separera tyngre organiskt material, och en andra separeringsenhet (40) istkd att separera lattare material.

Description

METOD OCH SYSTEM FOR HANTERING AV SEDIMENT TEKNISKT OMRADE Foreliggande uppfinning avser en metod och ett system for hantering av sediment pa sjo- eller havsbottnar pa ett effektivt men andock miljovanligt satt.

UPPFINNINGENS BAKGRUND Under ett antal ar har sjoar, havsvikar och stora omraden langs havskusten, sasom exempelvis Bottenhavet, tillforts organiskt sediment, vilket lett till en tillvaxt av organiskt material sa att tillstandet hos dessa vatten riskerar att bli, eller ar, forandrade. Dessutom hojer tillforseln av organiskt material hays- eller sjobottnarnas nivaer sa att vattnet forsvinner eller att passager eller omraden som tidigare kunde passeras med bat inte langre är tillgangliga.

Ett annat problem med tillforseln av organiskt sediment är tillforandet av naringsamnen sasom fosfor och liknande fran jordbruket. Denna tillforsel akar tillvaxten av olika vattenlevande vaxter sasom vass, sjogras, nackrosor, for att namna nagra.

Ett konventionellt angreppsatt for att hantera detta problem är att muddra omraden som har vaxt igen pa grund av tillforseln av organiskt material. Muddringen kan utforas genom att mekaniskt grava bort det ovre skiktet av hays- eller sjobottnen. Med denna metod är det svart att avlagsna endast det oversta skiktet, vilket är det skikt som innehaller det organiska materialet, i synnerhet eftersom detta skikt är nnycket latt och lattflyktigt och som sprider sig latt nar det stars. Saledes, om ett gravaggregat anvands kommer mestadels de undre skikten, innehallande tyngre material, vilka kan vara fororenade av tungmetaller, att avlagsnas medan de ovre, latta skikten som oftast ar huvudanledningen for avlagsnandet, att rinna tillbaka med vattnet som lamnar gravaggregatet nar detta lyfts ur sjon eller havet.

En annan muddringsmetod for att avlagsna material är att anvanda sugpumpar for att avlagsna skikt av hays- eller sjobottnar. Ror eller slangar anvands da for att suga upp materialet. Med denna metod avlagsnas det lattare oversta materialet genom 1 sugverkan. Dock tenderar aven de lagre skikten att sugas upp p grund av att det är mycket svart att reglera sugkraften med denna typ av utrustning sa att endast det lattare sedimentskiktet med organiskt material avlagsnas.

Med bagge ovan namnda metoder foreligger ett uttalat problem att aven lagre skikt av hays- eller sjobottnen avlagsnas, pa grund av att dessa lagre skikt kan innehalla miljofarliga komponenter, sasom tungmetaller, sasom namnts. Detta potentiellt farliga material maste hanteras pa speciella satt for att tillforsakra att det farliga materialet inte kan spridas till andra platser i miljon.

Detta betyder i sin tur att det farliga materialet maste deponeras pa speciellt anvisade platser eller att det farliga materialet maste behandlas for att reducera risken for nedsmutsning fran materialet.

KORT BESKRIVNING AV UPPFINNINGEN Andamalet med foreliggande uppfinning är att avhjalpa nackdelarna med kanda metoder och system for avlagsnande av sediment fran sjobottnar och havsbottnar.

Andamalet loses med sardragen hos de oberoende patentkraven. Foredragna utforingsformer av uppfinningen utgor innehallet i underkraven.

Enligt en huvudaspekt av uppfinningen avser den en metod for att hantera sediment fran sjo- eller havsbottnar. I dess mest grundlaggande form innefattar metoden ett antal steg, innefattande avlagsnande av ett ovre skikt av sediment med hjalp av sugverkan. Sugverkan kontrolleras pa sa satt att huvudsakligen laminart sugflode erhalles av sediment och vatten. Det laminara flodet tillforsakrar att en huvuddel av det oversta skiktet av sediment avlagsnas, vilket skikt ar mycket latt och lattflyktigt. Annars, om flodet normalt är turbulent, rors det lattflyktiga skiktet om och sprider sig i vattnet medan det lagre, tyngre sedimentmaterialet avlagsnas, vilket inte är onskvart.

Det avlagsnade sedimentet och vattnet hanteras sedan foretradesvis sa att eventuellt tyngre organ iskt material separeras fran namnda avlagsnade skikt av sediment och vatten. Pa detta satt avlagsnas forst tyngre sedimentmaterial fran den avlagsnade 2 blandningen av vatten och sediment. Efter detta avlagsnas lattare och lattflyktigare organiskt material fran vattnet i ett efterfoljande steg. Slutligen aterfors det sedimentfria vattnet till havet eller sjon.

For att utfora metoden enligt uppfinningen innefattar den aven ett system. Systemet kan innefatta en sugstruktur for avlagsnande av det oversta skiktet av sediment. For att tillforsakra laminar stromning genom namnda sugstruktur kan systemet innefatta en sugkontrollmekanism for att tillforsakra huvudsakligen laminar stromning genom namnda sugstruktur.

Systemet kan vidare innefatta en forsta separeringsmekanism som är istand att separera tyngre organ iskt material. Pa detta satt avlagsnas material som är tyngre och som kan innehalla giftiga komponenter och tungmetaller innan separeringen av det oversta, lattare sedimentet. Detta lattare sedimentmaterial separeras sedan genom en andra separeringsmekanism. Detta separerade lattare sedimentmaterial kan sedan samlas upp for senare anvandning.

Foretradesvis innefattar sugstrukturen atminstone ett munstycke som är istand att avlagsna det oversta skiktet av sediment med ett laminart flode.

I en foretradesvis utforingsform är sugstrukturen driftsanordnad till en avlagsningsenhet, vilken avlagsningsenhet är anordnad rorlig langs hays- eller sjobottnen. Avlagsningsenheten är da istand att tacka stora omraden dar sedimentmaterial behover avlagsnas.

I en foredragen utforingsform kan avlagsningsenheten anordnas med framdrivningsorgan istand att forflytta avlagsningsenheten Over hays- eller sjobottnen. Framdrivningsorganet kan ha ett antal utformningar som kan forflytta avlagsningsenheten. Det kan antingen vara drivorgan anbringade direkt till avlagsningsenheten, sasom elektriska eller hydrauliska motorer som är drivbart anslutna till framdrivningsdon sasom hjul, andlosa band eller propellrar. Framdrivningsorganen kan aven vara vajrar eller linor anslutna till avlagsningsenheten, dar vajrarna leder till ett vinschsystem anordnat pa en farkost 3 eller pa land, varvid avlagsningsenheten kan dras genom att vinscha vajrarna. Vidare kan linor eller vajrar vara direkt anslutna till en farkost som är istand att forflytta sig pa ytan av sjon eller havet, som drar avlagsningsenheten med sig. Naturligtvis ar andra typer och arrangemang tankbara inom uppfinningstanken hos foreliggande uppfinning for att driva fram avlagsningsenheten.

I anslutning till framdrivningsorganen som namnts ovan kan systemet vidare innefatta ett kontrollsystem istand att kontrollera riktningen och positionen has namnda avlagsningsenhet. PA detta satt kan avlagsningsenheten manovreras sA att den tacker vissa forbestamda omraden av hays- eller sjobottnen. Kontrollsystemet kan ha ett antal egenskaper for att kontrollera positionen och riktningen, sAsom ett GPSsystem, vilket kan vara anslutet till avlagsningenheten direkt eller till en farkost am den senare drar avlagsningsenheten. Andra typer av kontrollsystem ar tankbara inom uppfinningstanken. Aven kontrollsystemet kan vara driftskopplat till framdrivningsorganen for att koordinera avlagsnandet av sedimentmaterial av avlagsningsenheten.

Enligt en foredragen egenskap med uppfinningen kan sugkontrollmekanismen innefatta en pump ansluten till namnda sugstruktur, istand att skapa huvudsakligen laminart flode. Pumpen kan vara av nAgon lamplig typ som ar istAnd att skapa den onskade sugverkan vid sugstrukturen. For att skapa en kontrollerad sugverkan kan pumpen innefatta kraftreglerande drivdon, varvid exempelvis hastigheten has pumpen kan regleras och Andras sa att det onskade laminara flodet uppnAs. I detta avseende kan pumpen antingen vara placerad vid avlagsningsenheten eller pa en farkost, eller till och med pa land.

For att hantera det avlagsnade sedimentmaterialet, är foretradesvis pumpen driftsansluten till en transportstruktur, vilken i sin tur är driftsansluten till namnda forsta separeringsmekanism. Transportstrukturen kan i det avseendet vara langstrackta ledningar sasom ror och/eller slangar. Vidare kan den forsta separeringsmekanismen, till vilken transportstrukturen är ansluten, lampligen vara placerad ovan vattenytan eller pa land. 4 Enligt en foredragen aspekt av uppfinningen kan namnda forsta separeringsmekanism innefatta atminstone tv6 kammare anordnade i flodeskommunikation med varandra. Kamrarna är anordnade s6 att vatten och sediment fr6 n avlagsningsenheten fors in i en forsta kammare fylld med vatten, varvid det tyngre sedimentmaterialet sjunker till batten av den forsta kammaren, nnedan lattare sedimentmaterial stannar vid ytan av den forsta kammaren. Detta ytvat ten floclare over en skiljevagg mellan kamrarna s6 att vattnet med lattare sedimentmaterial kommer in i den andra kammaren, i vilken en liknande process som for den forsta kammaren sker. For att forfina separeringsprocessen kan ytterligare kammare tillforas.

Den sista kammaren has den forsta separeringsmekanismen anordnas sedan i flodeskommunikation med en andra separeringsmekanism, vilken är utformad att avlagsna det lattaste lattflyktiga sedimentmaterialet som avlagsnats fr6 n hays- eller sjobottnen. Enligt en foredragen utforingsform av uppfinningen innefattar den andra separeringsmekanismen en centrifug, ist6nd att avlagsna latt organiskt material. Fordelen med att anvanda en centrifug är att nastan fullstandigt avlagsnande av sedimentmaterial fr6 n vattnet erhhIles. Det kvarvarande vattnet är (16 s6 rent fr6 n bade organiskt material samt giftiga komponenter eller tungmetaller att det kan 6terforas till havet eller sjon utan n'agra begransningar.

Det avlagsnade latta och lattflyktiga sedimentmaterialet lagras sedan foretradesvis i ett lagringsutrymme i kommunikation med nannnda centrifug. Detta material är i sin tur sb rent att det kan anvandas som godningskomponent eller markutfyllnad utan n6gon risk for fororening av giftigt material.

Dessa och andra aspekter p6 och fordelar med, foreliggande uppfinning kommer att framg6 av den foljande detaljerade beskrivningen av uppfinningen och fr6 n tillhorande ritningsfigurerna.

KORT BESKRIVNING AV RITNINGSFIGURER I den foljande detaljerade beskrivningen av uppfinningen kommer hanvisning att goras till de tillhorande ritningsfigurerna, varvid Fig. 1visar ett schematiskt exempel pa ett system enligt foreliggande uppfinning, och Fig. 2visar ett schematiskt exempel pa en avlagsningsstruktur som innefattas i foreliggande uppfinning.

DETALJERAD BESKRIVNING AV UPPFINNING Ett icke-begransande exempel pa ett system enligt foreliggande uppfinning visas i Fig. 1. Det innefattar en nedsankbar avlagsningsenhet 10 som ar anordnad att folja hays- eller sjobotten 12. I detta avseende kan den ha ett antal lampliga organ for att forflytta sig langs batten, sasom ett antal hjul 14, kontinuerliga band, rullar eller andra mekaniska strukturer. Avlagsningsenheten 10 innefattar foretradesvis vidare flyt- eller nivaorgan som är istand att halla avlagsningsenheten nedsankt under anvandning, men som kan hojas upp till ytan 16 efter anvandning. Aven flyt- eller nivaorganen kan vara utformade att utova ett visst tryck pa hays- eller sjobottnen. Flyt- eller nivaorganen kan i detta avseende innefatta kammare eller utrymmen sonn kan fyllas med luft och/eller vatten, flytmaterial sasom expanderad cellplast. I detta avseende kan avlagsningsenheten aven hojas och sankas med andra organ sasom kranar eller lyftanordningar pa en flytande farkost 18.

Foretradesvis är avlagsningsenheten 10 anordnad med en sugstruktur 20 som är istand att avlagsna forbestamda skikt av material fran hays- eller sjobotten 12. Sugstrukturen 20 kan innefatta ett antal oppningar av olika utformning innefattande nnunstycket med olika utformning och olika oppningsstorlekar. Munstyckena kan vara fast anbringade till avlagsningsenheten med oppningar riktade neat mot batten. En annan utforingsform kan innefatta justermekanismer som ar istand att justera avstandet mellan oppningarna has sugstrukturen och hays- eller sjobotten. Sugstrukturen 20 kan aven innefatta en struktur som ror sig langs, och i kontakt med, hays- eller sjobotten, vilka kan vara hjulstrukturer eller rullar, for att namna nagra.

Sugstrukturen 20 är driftsansluten till en pump 22 eller liknande sugskapande don istand att skapa en sugverkan vid sugstrukturens 20 oppning. En mycket viktig 6 aspekt i detta avseende är att sugstrukturen och det sugskapande donet är istkd att skapa laminart flodet vid sugstrukturens 20 oppning. Det laminara flodet tillforsakrar att det oversta skiktet av sediment p6 batten effektivt sugs upp och avlagsnas. Detta är viktigt eftersom, am det inte ar enbart laminart flode utan aven turbulent flode, tenderar det oversta skiktet av sediment, som är mycket latt och lattflyktigt, att rora sig okontrollerat i alla riktningar. Vidare tillforsakrar det laminara flodet att endast sma delar av de nedre skikten avlagsnas frk hays- eller sjobottnen 12.

Enligt en foredragen utforingsform av foreliggande uppfinning, är sugstrukturen utformad som en roterbar struktur, Fig. 2, anordnad med ett antal oppningar 24 eller nnunstycken runt dess omkrets. S6ledes, nar strukturen roterar p6 hays- eller sjobottnen 12, kommer munstyckena 24 att forflytta sig i kontakt med batten. For att kontrollera driften av munstyckena är strukturen utformad sa, och ansluten till pumpen sa, att endast munstyckena has strukturen som är i kontakt med batten utfor en sugverkan. I den visade utforingsformen är det en fast ledning 26 som är driftskopplad till sugstrukturen 20. Ledningen 26 är anordnad med en passage 28 som kommunicerar med ett munstycke i taget under rotationen av strukturen och alltid det munstycke som har en oppning som vetter mot havsbottnen, sa'som synes i Fig. 2. I det specifika munstycket erhalles ett huvudsakligen laminart flode 30 av vatten och sedimentmaterial.

Avlagsningsenheten 10 ar foretradesvis anordnad med n6gon typ av driv- eller framdrivningsmekanism 32 som mojliggor att den kan rora sig langs hays- eller sjobottnen. Denna framdrivningsmekanism kan antingen vara lampliga drivmotorer anslutna till hjul eller kontinuerliga band, nar sadana anvands.

Framdrivningsmekanismen kan aven inkludera propellrar driftsanslutna till lampliga drivmotorer.

I en annan tankbar utforingsform kan avlagsningsenheten bogseras eller dras langs hays- eller sjobottnen av ett vajer- och blocksystem som har en vinsch eller liknande, exempelvis anordnade p6 en flytande farkost p ytan av sjon eller havet eller anordnad pa stranden. Vidare kan driv- eller framdrivingsmekanismen sjalv vara anordnad med styrnings- eller riktningskontrollorgan som ar istkd att styra 7 avlagsningsenheten pa ett kontrollerat satt over hays- eller sjobottnen sa att den tacker ett forbestamt omrade.

I detta avseende kan avlagsningsenheten aven innefatta positioneringsidentifieringsorgan, sasom exempelvis GPS, som är istand att korrekt lokalisera och overvaka den faktiska positionen has behandlingsenheten under anvandning. Positionsidentifieringsorganet samarbetar sedan foretradesvis med styrnings- eller riktningskontrollorganet sá att det underlattar tackningen av ett forbestamt omrade av hays- eller sjobottnen.

Avlagsningenheten 10 med dess sugstruktur àrfOreträdesvis anordnad med en sedimenttransportstruktur 34 som ar driftsansluten till en sedimentbehandlingsenhet 36. Sedimenttransportstrukturen 34 kan exempelvis vara ett slang- eller rorsystem som är anslutet till ett utlopp has det sugskapande donet eller pumpen 22.

Sedimentbehandlingssystemet 36 kan i en foredragen utforingsform innefatta en forsta separeringsenhet 38. Den forsta separeringsenheten 38 innefattar i sin tur ett antal behallare eller kammare 38 a-c som ar separerade fran varandra med vaggar med vissa hojder, dar hojderna är reducerade mellan efterfoljande kammare.

Det inkommande vattnet och sediment fran avlagsningsenheten 10, via transportstrukturen 34, leds in i en forsta kammare 38a som har de hogsta vaggarna. Har sjunker det tyngsta materialet till batten medan det lattare sedimentmaterialet flyter pa ytan och fors Over till en angransande kammare38b dar partiklar aterigen filtreras av genom att de sjunker till batten. Foretradesvis anvands atminstone tva kammare, mer foretradesvis tre kammare, for att avlagsna material fran det inkommande vattnet. Fran den sista kammaren leds vattnet med kvarvarande organiskt material till en andra separeringsenhet 40, i den visade utforingsformen en centrifug eller cyklon dar det sista av det organiska materialet separeras fran vattnet. Det sista organiska materialet fors sedan fran centrifugen 40 till ett lagringsutrymme 42, medan vattnet fors tillbaka till sjon eller havet.

I detta avseende ska det forstas att aven de tva forsta kamrarna 38a och 38b ar anslutna till en tredje separeringsenhet 44 for att hantera sedimentet och partiklarna 8 som är insamlade i dessa kammare. Den tredje separeringsenheten kan antingen vara en separat enhet 44, s6som visas i Fig. 1, s6som en centrifug eller cyklon. Som ett alternativ kan den andra separeringsenheten 40 vara anslutningsbar till alla kamrarna 38a-38c via ett lampligt ledningssystem och ventiler, varvid en kammare 61- ansluten t gkgen. Vidare, am den tredje separeringsenheten är en separat enhet, da är den foretradesvis ansluten till ett lampligt lagringsutrymme, antingen ett separat lagringsutrymme 46 eller samma lagringsutrymme 42 som den andra separeringsenheten 40 ar ansluten till.

Det ska forstas att utforingsformen som beskrivs ovan och som visas i ritningsfigurerna skall anses som endast icke-begrksande exempel p6 uppfinningen och att den kan modifieras p6 mkga satt inom patentkravens skyddsomfkg. 9

Claims (13)

PATENTKRAV 1. Metod for hantering av sediment frk sjo- eller haysbottnar, innefattande stegen att 1. avlagsna ett ovre skikt av sediment genom sugverkan, - kontrollera sugverkan s6 att huvudsakligen laminart flode av sediment och vatten erhalles, separera tyngre organ iskt material frk namnda avlagsnade skikt av sediment och vatten, och darefter 2. separera lattflyktigt organiskt material frk vattnet, och - aterfora vattnet till havet eller sjon. 2. System fort att utfora metoden enligt krav 1, innefattande

1. en sugstruktur (20) for att avlagsna ett ovre skikt av sediment,

2. en kontrollmekanism (22) for att erhalla huvudsakligen laminart flode genom namnda sugstruktur (20), 3. en forsta separeringsenhet (38) istkd att separera tyngre organ iskt material, och 4. en andra separeringsenhet (40) istkd att separera lattare material.

3. System enligt krav 2, varvid namnda sugstruktur (20) innefattar 6tminstone ett munstycke (24).

4. System enligt krav 2 eller 3, varvid namnda sugstruktur (20) är driftsanordnat till en avlagsningsenhet (10), vilken avlagsningsenhet (10) är anordnad rorlig langs namnda hays- eller sjobotten.

5. System enligt krav 4, varvid namnda avlagsningsenhet (10) ar anordnad med framdrivningsorgan (14, 32) istkd att forflytta namnda avlagsningsenhet (10) Over hays- eller sjobotten.

6. System enligt krav 5, varvid namnda sugstruktur (20) innefattas i framdrivningsorganet (14).

7. System enligt krav 5 eller 6, vidare innefattande ett kontrollsystem istand att kontrollera riktningen och positionen hos namnda avlagsningsenhet.

8. System enligt krav 2, varvid namnda kontrollmekanism innefattar en pump (22) ansluten till namnda sugstruktur (20), istand att skapa huvudsakligen lam mart flode.

9. System enligt krav 7, varvid namnda pump är driftsansluten till namnda forsta separeringsenhet (38).

10. System enligt krav 8, varvid namnda forsta separeringsenhet (38) innefattar atminstone tva kammare (38a-c) anordnade i flodeskommunikation med varandra.

11. System enligt krav 9, varvid namnda forsta separeringsenhet (38) är anordnad i flodeskommunikation med namnda andra separeringsenhet (40).

12. System enligt krav 10, varvid namnda andra separeringsenhet (40) innefattar en centrifug, istand att avlagsna latt organ iskt material.

13. System enligt krav 11, vidare innefattande ett lagringsutrymme (42) i kommunikation med namnda centrifug (40), for att lagra namnda avlagsnade latta organiska material. 11 0 (N I 1 2/2