De belangrijke parameters voor het hergebruik van gebaggerd materiaal zijn sedimentkenmerken zoals de korrelgrootteverdeling en het gehalte aan organisch materiaal. Deze parameters beïnvloeden de geotechnische eigenschappen van het sediment en houden ook verband met het verontreinigingsniveau van het sediment.
Meestal is de verontreiniging gebonden aan kleinere sedimentdeeltjes en organisch materiaal, terwijl grotere (zand)deeltjes minder verontreinigd zijn en geotechnisch meer geschikt zijn voor hergebruik in bouwprojecten. Daarom wordt zandscheiding vaak toegepast in de ex situ-behandelingsketen, zodat deze fractie kan worden gebruikt.
De scheiding van sedimentdeeltjes met een verschillende grootte kan worden verkregen door:
- gravitaire scheiding d.m.v. onder een helling aangelegde spoelvelden en sedimentbekkens;
- mechanische scheiding met behulp van zeven, hydrocyclonen, upstream-current-classifiers, spiralen, pulszeven en flotatiecellen.
Scheiding wordt meestal gebruikt in combinatie met andere ontwateringstechnieken en niet afzonderlijk. Mogelijk is het nodig ook een waterzuiveringsinstallatie te voorzien.
Een hydrocycloon is een conische, naar beneden toe taps gevormde cilinder met een inlaat voor gebaggerd materiaal onder een hoek van 90° vlakbij de bovenkant en twee uitlaten: één voor fijn materiaal aan de bovenkant en één voor zwaarder materiaal aan de onderkant.
De kracht van de 'invoerstroom' in combinatie met de vorm van de hydrocycloon wekt een middelpuntvliedende kracht op. Die zorgt ervoor dat zwaardere deeltjes tegen de zijkanten van de cilinder worden geslingerd, waar ze worden meegevoerd door een naar beneden gerichte spiraalvormige stroom die zich ook langs de zijkanten van de cilinder heeft gevormd. Uiteindelijk voert die stroom de zwaardere deeltjes via de uitlaat aan de onderkant weg uit de hydrocycloon.
Intussen blijven de lichtere deeltjes drijven en komen deze uiteindelijk in het centrale gedeelte van de cilinder terecht, waar ze naar boven bewegen en de hydrocycloon via de uitlaat aan de bovenkant verlaten.
Hydrocyclonen worden op industriële schaal gebruikt in onder meer Duitsland, Nederland en België.
Voor- en nadelen
In de meeste gevallen zijn de milieueffecten minimaal en kunnen de eindproducten op een nuttige manier worden gebruikt.
Er zijn geen vlokmiddelen nodig om de ontwatering van zeer fijne fractie te verbeteren.
De ruimte die men voor mechanische scheiding nodig heeft, is kleiner dan bij gravitaire scheiding.
Het risico dat een deel van het sediment in de verkeerde uitlaat terechtkomt.
Voor de goede werking van de hydrocycloon moet het gehalte aan droge stof zeker 15 tot 25 % bedragen én moet het materiaal als een constante en homogene stroom door de inlaat worden aangevoerd.
De installaties voor mechanische scheiding zijn beschikbaar in verschillende maten, variërend van enkele centimeters tot één meter hoog - afhankelijk van de scheidingsdiameter (D50) van de hydrocycloon.
Dit is een mechanisch systeem dat constant van de nodige energie en water moet worden voorzien, dus met een hoog verbruiksniveau. Het behandelingswater kan vaak (gedeeltelijk) worden hergebruikt.
De installatie moet op een vloeistofbestendige vloer worden gebouwd, zodat geen verontreiniging in het grondwater of de omgeving terechtkomt.
Case studies
Klik op een case studie voor meer informatie
METHA III hydrocycloon in Hamburg, Duitsland
Oplossing: Hydrocycloonbehandeling en ontwatering
Schaalgrootte: grootschalig
Verontreinigende stoffen: Minerale olie, PAK's en de meeste zware metalen
Saneringsdoelstelling, aanpak en resultaten
De METHA (MEchanical Treatment and Dewatering of HArbor-sediments) installatie in Hamburg scheidt gebaggerd materiaal in slib, fijn zand en zand en ontwatert het slib.
De installatie heeft een productiecapaciteit van ongeveer 1.000.000 m³ in situ volume per jaar, met een gehalte aan slib en klei van 50 % uitgedrukt in gewicht.
De eerste scheidingsfase wordt uitgevoerd bij een korrelgrootte van 63 µm. Onder andere hydrocyclonen zorgen voor een schone zandfractie met een korrelgrootte van > 63 µm waarin geen organisch materiaal meer zit. Het zand wordt door een trilscherm ontwaterd.
Een deel van de slibfractie van de eerste scheidingsfase wordt in een tweede scheiding bij 20 µm behandeld. Met hydrocycloonscheiders en spiralen wordt een schone fijne zandfractie verkregen met een korrelgrootteverdeling van 20 - 150 µm, die volledig vrij is van organisch materiaal. Het fijne zand wordt door een vacuümbandfilter ontwaterd.
Hiermee kan een uiteindelijke scheidingsefficiëntie tot 90 % worden gehaald.
De ontwatering van de slibfractie wordt op twee manieren gerealiseerd. Eén ontwateringslijn omvat een zeefbandpers en een hogedrukpers na het ontwateren. Het tweede ontwateringssysteem bestaat uit membraankamerpersen. De ontwatering heeft tot doel om een slibproduct te verkrijgen met een watergehalte van ongeveer 45 % (gewicht) en voldoende afschuifsterkte (cu > 25 kN/m²). De totale hoeveelheid vlokmiddel die in dit ontwateringsproces wordt gebruikt, varieert tussen ongeveer 500 en 1.300 ppm, afhankelijk van het gehalte aan vaste stoffen en het type ontwateringstechnologie dat wordt ingezet.
Het overtollige water nodig voor het vervoer, de voorbehandeling en de afvoer van het gebaggerd materiaal, wordt behandeld in een behandelingsinstallatie die in twee fasen werkt met een capaciteit van 600 m³ per uur. Vaste stoffen in suspensie (die meestal gebonden zijn aan de verontreiniging) worden verwijderd tot concentraties onder 25 mg/kg.
Naast deze ontwateringsfase wordt het gebaggerde slib ook nog in ontwateringsvelden ontwaterd. Deze velden kunnen 2 tot 4 ha groot zijn en nemen in totaal een oppervlakte in van ongeveer 100 ha.
De kapitaalinvestering voor de installatie met inbegrip van alle technische apparatuur, techniek en de bovengrondse en ondergrondse constructie en de diepe fundering bedraagt EUR 70 miljoen.
De kosten per m³ sediment in situ werden op basis van berekening vastgesteld op ongeveer EUR 15 tot 20.
https://www.hamburg-port-authority.de/en/themenseiten/metha/
