[发明专利]用于水体治理的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种治理水体的方法，特别是用于水体pH值的稳定、水体pH值的提高和/或水体的中和，对此，将投料带入到待处理的水体中。此外本发明还涉及用于水体治理的未经煅烧的石灰产品的应用。最后本发明还包括一种包含有这种投料的水性悬浊液以及用于将投料带入到待处理的水体中的船舶。

背景技术

由于酸性降水（可能结合了其他的人为因素）因此在过去的几十年中出现了水体pH值连续下降的现象。这种首先在碱缺乏的流域中出现的所谓的水体酸化现象造成对环境的破坏。在严重酸化的水体中pH值经常处于3.5和4.5之间。这种酸负荷对相关水体的生物群落产生不利的影响，因为抑制了对酸敏感的物种。酸负荷的另一个不利的影响是增加了有毒的重金属（例如铝、铅、锰、镍、锌）从露出地表的岩石或土壤中的释放。其中最突出的一个水体酸化的后果是在严重酸化的水体中最后造成鱼类的灭绝。

此外，在采矿和露天矿开采的周围环境中加重出现地下水和地表水的酸化现象。例如矿石开采和煤炭开采的难题在于形成酸性的井下水体。如果由于采矿作业使氧气到达缺氧的岩石区域中并且在那里导致二硫化亚铁矿物（例如黄铁矿或白铁矿）的氧化，就会出现这种形成酸性的井下水体的现象。二硫化亚铁氧化成三价的铁和硫酸盐的同时伴随有质子的释放。随后以含有硫酸盐的酸性水注满露天矿残留洞而形成酸性的露天矿残留湖。

采矿业和特别是露天采矿技术的应用的后果是在利用过的景观中形成注满地下水和地表水的空穴。在许多情况下，通过再次升高的地下水以及与此相关的地质条件和化学条件在新产生的覆盖岩石中形成具有高度酸性水体的特点的湖泊景观。另一个难题是随着涌入的地下水持续不断地提供酸度到这种水体中。pH值下降到＜6与可能的、重金属含量（特别是铁和铝）的提高相结合经常导致对形成或生存在采矿残留湖或露天矿残留湖中的生物群落的明显的损害或者导致其灭绝。

由现有技术已知用于治理酸性水体的不同的方法，其中在实践中最先采用所谓的湖中法（Inlake-Verfahren）。这些已知的方法具有共同点，为了进行中和和提高pH值将碱性物质带入到待处理的水体中。

文献DE102006001920A1描述了一种用于改善酸性水体的水质的、具有二个步骤的方法，其中在第一处理步骤中在低的pH值的状态下投入含有钙的投料或者含有钙/镁的投料以及在第二步骤中在高的pH值的状态下投入烧碱。在这种方法中首先需要总体上高的产品使用成本。此外以这种方式在高的pH值范围中虽然实现了高效率，但是由于烧碱的高反应性即使是很小的过量也存在pH值提高到＞9的危险，这可能导致对生物群落的巨大损害。

由文献DE20301323U1已知具有CaO/MgO总含量＞80%的经煅烧的白云岩作为用于酸性井下水体和采矿水体的水处理的投料的应用，其中该投料具有＜200μm的颗粒份额为＞90%的颗粒组成和＞0.8t/m³的堆积密度。该投料应该用于进行中和酸性的井下水体和采矿水体并且在具有高的硫酸盐含量的水体中特别有利，这是因为，由于硫酸钙的键（生成），会避免不利的砂砾化现象。由于投料具有非常高的活性，所以这里也存在着这样的问题，即，在弱酸性的水体中即使是很小的过量也已经可以预期到pH值升高到＞9以及随后的生态问题。

文献DE102007043751A1描述了一种方法，在该方法中以至少两个步骤这样进行酸性水体中的pH值的提升，即，依据pH值调整每次投入的中和剂悬浊液的浓度。对此应该首先在较高的pH值＞4.5的范围中使投料悬浊液的浓度低于在低的pH值＜4.5的范围中的浓度。此外应该在较高的pH值范围中使用经煅烧的、易于反应的产品，例如锻石灰或者熟石灰并且在较低的pH值范围中使用未经煅烧的、反应惰性的产品，例如石灰石粉。以这种方式试图在pH值＞4的范围中带有对生物群落的保护地实现pH值的受控制的提升。然而这种方法的不足之处在于，由于在pH值＞4的范围中使用未经煅烧的石灰产品时的效率必须以高的加料费用投入大量产品。此外时间需求大是必要的，该时间需求在短时间内不能确保所需的反应时间。这可以归因于相对于酸性反应物未经煅烧的石灰产品（例如石灰石粉）的溶解速度随着升高的pH值（例如从pH值＞4开始时）急剧下降。因此在现有技术中所应用的颗粒组成中，投料中的大多数的、大粒的部分在这样的pH值的情况下只是部分地发生反应并且未经使用地沉降到地上。