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REVENDICATIONS
1. Procédé de séchage des boues de stations d'épuration des eaux usées, caractérisé par l'égouttage de la boue digérée dans un panier métallique dont l'intérieur est garni d'un tissu filtrant, par la déshydratation par évaporation de la boue égouttée dans un séchoir à air chaud qui est produit par l'énergie solaire et en appoint par biogaz de digestion, par la formation de granulés, par le séchage complémentaire des granulés sur des plateaux grillagés placés dans un local aéré et tempéré, et par leur séchage final lors du stockage en sacs perméables à l'air, ou en vrac dans un silo ventilé.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on enrichit les granulés en éléments fertilisants.
3. Installation pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisée par une cuve en béton ou en métal contenant un panier métallique mobile dont l'intérieur est garni d'un tissu filtrant, par une surface captante d'énergie solaire inclinée à 45 reposant sur une structure porteuse métallique isolante, par des bacs en béton de réception de la boue égouttée disposés par étages et munis d'un dispositif de circulation d'eau chaude, par un pont à chaîne équipant chaque bac et comprenant un racloir et un peigne dont les dents sont en forme de sabot de charrue, par un générateur d'air chaud d'appoint par pompe à chaleur air-air alimenté au biogaz de digestion, par un dispositif de tapis roulants d'évacuation de la boue déshydratée hors du séchoir, par un appareil à fabriquer les granulés,
par une production d'eau chaude complémentaire au moyen d'énergie solaire circulée dans le béton des bacs de réception de la boue égouttée, par un dispositif d'évacuation de l'air humide et d'admission d'air neuf, et par un dispositif de régulation de fonctionnement automatique de l'installation.
La valorisation agricole est surtout intéressante, indépendamment de la récupération d'éléments nutritifs, de matières premières telles que les phosphates, d'énergie nécessaire à la synthèse des engrais azotés, etc., par les matières humiques que la boue apporte et par l'amélioration du pouvoir de rétention du sol qu'elle engendre. Les boues sont utilisables, sous certaines conditions, en agriculture, viticulture, arboriculture, paysagisme, cultures florales. Celles contenant des métaux lourds en excès doivent être incinérées ou mises en décharge.
Les boues nécessitent un traitement avant d'être rendues dans le milieu naturel, le plus souvent en procédant à leur stabilisation aérobie ou anaérobie, suivie d'une déshydratation physique ou mécanique. Si l'on veut disposer d'un produit fini stable et stockable, facilement manipulable et épandable, la déshydratation doit être complétée par un séchage. Une présentation de la boue séchée en granulés permet l'utilisation des appareils d'épandage et de dosage existant dans l'agriculture, etc.
Economiquement, l'évacuation des boues constitue pratiquement toujours une charge d'exploitation importante sous forme liquide, moindre à l'état déshydraté, mais susceptible d'être rentabilisée, voire bénéficiaire, lorsqu'elles sont séchées sous forme de granulés et enrichies.
Les épandages liquides ne sont concevables financièrement qu'à proximité immédiate de la station d'épuration, car le transport sur une longue distance d'un produit aussi dilué devient rapidement prohibitif à la tonne de matières sèches. Une déshydratation permet d'élargir le rayon d'action et réduit les ouvrages de stockage.
On connaît actuellement des installations de séchage de boues de stations d'épuration sous forme de fours de divers types, chauffés au moyen d'énergies telles que le mazout, le gaz, l'électricité, et dont l'air chaud est à moyenne température de l'ordre de grandeur de 350 à 700 C. Ces sécheurs sont le plus souvent associés ou combinés à une incinération. Ils peuvent être du type à soles étagées, ou tubulaire rotatif, à co- ou contre-courant, ou à lit fluidisé, etc.
D'autre part, il existe également des lits de séchage naturels, mécanisés ou non, avec ou sans floculation préalable, ainsi que des procédés très élaborés d'évaporation par détente ou par dépression, par thermocompression, de séchage par lyophilisation, etc.
Le handicap majeur pour la mise en oeuvre du séchage thermique est l'aspect énergétique. Sans incinération en deuxième phase qui permet l'utilisation des gaz de combustion, le séchage seul n'est concevable que si l'on dispose d'énergies de récupération etlou renouvelables. Si la totalité de la chaleur doit être fournie par une source extérieure ne répondant pas à ces critères, le séchage devient prohibitif et n'est, alors, guère compatible avec les concepts récents d'économie, d'optimalisation et de saine gestion des énergies.
Du point de vue technique, le séchage à moyenne température présente des inconvénients tels que perte en azote, difficulté d'humidification ultérieure de la matière organique, et requiert des précautions particulières à prendre pour éviter des débuts de calcination, de distillation, des prises en masses, etc.
Les fours classiques existants sont d'une construction assez complexe et ne conviennent qu'aux stations d'épuration d'une certaine importance. Une déshydratation préalable au moyen d'appareils traditionnels, utilisant des floculants coûteux, est indispensable.
Les lits de séchage naturels présentent des inconvénients de performance, même pour les modèles couverts. Les surfaces de terrain nécessaires à leur édification sont importantes. La boue extraite n'est pas aisément manipulable et épandable; il ne s'agit pas d'un produit fini.
Les procédés élaborés d'évaporation par détente ou par dépression, par thermocompression, de séchage par lyophilisation, etc., ne rentrent pas dans le domaine de la technique appliquée à cette invention.
Quant à l'égouttage statique de la boue au moyen d'un panier métallique recouvert d'un tissu filtrant, sans emploi de produits floculants, nous n'avons pas connaissance de brevets qui existeraient à ce sujet.
Le but de la présente invention est de remédier à ces inconvénients. A cet effet, le procédé selon l'invention est agencé tel que défini dans la revendication 1.
Une installation pour la mise en oeuvre du procédé de l'invention est définie par la revendication 3.
Cette installation se distingue notamment, par rapport à celles actuellement connues faisant intervenir le principe d'évaporation, par l'origine des énergies utilisées, par sa plage de température et par sa conception de chaîne de traitement complète aboutissant à l'obtention d'un produit fini, sec, aisément stockable, transportable et épandable, susceptible d'être enrichi en éléments fertilisants déficitaires. Les granulés peuvent être mis en sacs ou livrés en vrac aux agriculteurs, aux horticulteurs, aux viticulteurs, etc.
L'installation n'utilise pas de floculants au stade de la filtration de la boue digérée, et elle est chauffée par des énergies gratuites et renouvelables telles que le soleil et le biogaz de digestion alimentant une pompe à chaleur. L'application d'un tel procédé est une contribution à la lutte antigaspillage d'énergie à laquelle les stations d'épuration des eaux usées se doivent de participer activement. Ce procédé s'inscrit dans le cadre de la gestion globale des forces produites et utilisées par une installation de traitement des boues, c'està-dire l'exploitation optimale et rationnelle des énergies et des moyens de production tels que biogaz, solaire, pompe à chaleur, gé nératrice d'électricité à biogaz, récupération poussée de la chaleur, etc.
A l'époque des économies d'énergie, il est primordial de puiser l'énergie dans un milieu où elle se renouvelle automatiquement, à savoir notre environnement, et de la restituer sous forme concentrée utilisable de façon multiple. C'est la nature qui pourvoit à notre approvisionnement et à notre stockage.
Au point de vue technique, la plage de températures utilisée, par exemple de 50 à 60 C, supprime les inconvénients de perte en azote, difficultés d'humidification ultérieure de la matière organique, les
précautions à prendre pour éviter les débuts de calcination, de distillation, les prises en masses, etc.
D'autre part, la disposition des bacs de réception de la boue égouttée par étages permet d'obtenir un bon rapport entre la capacité de l'installation et la surface au sol nécessaire. L'évaporation accélérée, artificielle, réduit considérablement les temps de séchage par rapport aux lits de séchage naturels.
Suivant la latitude où est construite cette installation, des conditions d'ensoleillement et de climat favorables permettent de supprimer le chauffage d'appoint au biogaz de digestion et, en consé
quence, de pouvoir sécher des boues traitées par voie aérobie ou d'origine industrielle. Cette installation est principalement destinée aux stations d'épuration de petite à moyenne importance. Sa conception modulaire permet de l'adapter, sur mesure, aux besoins de chaque station d'épuration.
Une forme d'exécution de l'installation pour la mise en oeuvre du procédé est représentée, à titre d'exemple, aux dessins annexés.
La fig. 1 représente une vue en plan de l'installation complète.
La fig. 2 représente une coupe transversale, selon la ligne A-A de la fig. 1, où l'on distingue le dispositif d'égouttage de la boue digérée et le bassin tampon de stockage.
La fig. 3 représente une coupe transversale, selon la ligne B-B de la fig. 1, où l'on peut voir l'entonnoir-stockeur, l'appareil à fabriquer les granulés, le plateau grillagé de réception des granulés, etc.
La fig. 4 représente une coupe transversale, selon la ligne C-C de la fig. 1, où l'on reconnaît le séchoir et ses bacs de réception de la boue égouttée, ainsi que le local de séchage complémentaire des granulés répartis sur des plateaux grillagés.
La fig. 5 est une perspective de l'installation, sans échelle.
La fig. 6 représente une coupe longitudinale, selon la ligne D-D, où l'on distingue le dispositif d'égouttage, le séchoir et l'aire de fabrication et de stockage des granulés.
La fig. 7 représente une coupe transversale détaillée, selon la ligne E-E, du séchoir et de ses dispositifs de production et d'acheminement de l'air chaud, du détail de l'équipement des ponts à chaîne.
Cette installation, du type 4 modules, permet de sécher annuellement environ 2500 m3 de boues digérées à une siccité de 5%, ce qui correspond à un volume non foisonné de granulés de 150 m3. Elle convient à une station d'épuration des eaux usées d'une capacité de 6000 à 6500 équivalent-habitants. La surface totale des capteurs à air est de 96 m2, le volume d'air du séchoir de 300 m3, et la surface totale des bacs de réception de la boue égouttée, sur deux étages, de 80 m2. D'une surface de 6 m2, le nombre nécessaire de plateaux grillagés pour le séchage complémentaire est de 16. Les dessins à l'échelle renseignent sur tous les autres paramètres.
Les matériaux de construction utilisés sont des plots isolants types Ytong ou similaires pour les parois du séchoir, le béton armé avec isolation pour son radier, les murs et les dalles de la citerne de stockage d'eau chaude complémentaire. Le béton armé non isolé intervient pour la mise en oeuvre des bacs de réception de la boue égouttée du séchoir, pour le bassin de stockage et la cuve du dispositif d'égouttage, pour les radiers à l'exclusion du séchoir. Les murs extérieurs et intérieurs de séparation peuvent être réalisés en plots de ciment crépis ou en béton. La toiture peut être exécutée au moyen d'éléments préfabriqués, ou en béton armé coulé sur place, éventuellement agrémentée de motifs décoratifs, voire recouverte d'ardoises
Eternit ou de tuiles.
Il est indispensable que cette installation soit bien placée du point de vue ensoleillement, et que la projection stéréographique du relief topographique ne laisse pas apparaître des zones d'ombres importantes durant les heures où le soleil rayonne avec une intensité supérieure à 350-400 Whig2.
Ce procédé est une chaîne de traitement travaillant par charges successives. Les boues, provenant du digesteur ou autres ouvrages par la conduite 7, sont d'abord égouttées dans le dispositif 1 comprenant une cuve 8 et un panier métallique 9 dont l'intérieur est garni d'un tissu filtrant. Par simple filtration statique, une partie de l'eau contenue dans la boue passe au travers du tissu et est récep
tionnée par la cuve. Les matières solides et le solde de l'eau restent
dans le tissu filtrant.
Après quelques heures d'égouttage, la boue épaissie à une siccité
de 12 à 14% est pompée 14 du panier 9 au bassin tampon de
stockage 2. Depuis ce bassin, la boue est ensuite transférée, égale
ment par pompage 15, jusqu'au séchoir 3 dont l'air chaud, entre 50
et 60 C, est produit par les capteurs solaires 16 et 17, ainsi que par
le biogaz de digestion amené par la conduite 46 alimentant les
pompes à chaleur air-air 27.
Après un séjour d'une cinquantaine d'heures dans le séchoir 3, la
boue réduite à une siccité d'environ 50 à 60%, permettant la fabrica
tion des granulés, est extraite par l'intermédiaire d'un tapis roulant
41 et élévateur à godets 47 qui la déversent dans l'entonnoir
stockeur 48 surmontant un appareil à fabriquer les granulés 49.
Dans cet entonnoir-stockeur 48, il est possible d'ajouter des ma
croéléments tels qu'azote, phosphate, potasse, magnésium, calcium, etc., ou des micro-éléments tels que fer, cuivre, manganèse, etc., en vue d'enrichir la boue sortant du séchoir en éléments fertilisants provenant du commerce.
Une autre possibilité d'enrichissement consiste à ajouter ces éléments fertilisants supplémentaires, sous une forme identique aux granulés, au moment de la mise en sacs ou du transport au silo de stockage en vrac.
Les granulés fabriqués par l'appareil sont répartis en couches
minces sur des plateaux grillagés 50, qui sont ensuite transportés par un système à palan dans le local 5 où ils sont empilés. Ce local est ventilé et tempéré par l'intermédiaire des tuyaux 36 d'extraction d'air chaud du séchoir qui le traversent.
En vue d'un séchage complémentaire jusqu'à une siccité de 70 à 75%, ces granulés restent dans le local 5 jusqu'à la prochaine sortie des boues du séchoir, soit la cinquantaine d'heures susmentionnées.
Après ce séjour, ils sont soit mis directement en sacs, soit acheminés sur un silo situé à l'extérieur de l'installation proprement dite.
Le séchage final à une siccité de 80 à 85% s'effectue lors du stockage dans ces sacs perméables à l'air, ou dans ce silo ventilé.
La cuve 8 en béton ou en métal contient le panier grillagé 9 mobile dont l'intérieur est garni d'un tissu filtrant du type Colbon,
Sodoca, ou similaire.
Après vidange de la boue égouttée, le panier métallique 9 ac tionné par le moteur 10 fait une rotation de 180 suivant son axe longitudinal 11, et la rampe de lavage 12 d'eau sous pression nettoie le tissu. Cette eau, ainsi que celle provenant de l'égouttage de la boue, sont envoyées en tête de station d'épuration ou directement au bassin biologique par la conduite 13.
Le tissu filtrant, apprêté aux dimensions du panier et solidement attaché à celui-ci, peut supporter 5 à 7 égouttages avant d'être changé. La contenance du panier dépend du volume journalier des boues digérées produites. La donnée fondamentale pour fixer les dimensions du panier, en fonction de cette production journalière de boues digérées, est le rapport qu'il faut respecter entre sa largeur et sa hauteur. Ce rapport doit être voisin de 1, la longueur étant alors déterminée en divisant le volume journalier à égoutter par la section transversale choisie d'après ledit rapport d'environ 1.
Les sections de la structure porteuse du panier et ses raidisssements, de son axe, des mailles et des fils de son grillage de fond et des quatre côtés, de même la puissance du moteur, dépendent de sa grandeur. Ces éléments sont calculés de cas en cas.
La surface captante d'énergie solaire 16 est inclinée à 20%, et l'autre 17 est inclinée de 45 ; elles reposent sur une structure porteuse en profilés métalliques 18 avec isolation 19. Une largeur fixe des capteurs solaires de 1 m, leur longueur également fixe de 4 m, leurs inclinaisons respectives et les dégagements nécessaires aux passages et tuyauteries déterminent la section caractéristique.
Les capteurs solaires, tant à 20% qu'à 45 , produisent de l'air chaud par groupes de trois, disposés en parallèle.
En fonction de cette section caractéristique fixant la capacité linéaire des bacs 20 de réception de la boue égouttée et du module de groupement des capteurs, la longueur du séchoir est définie par le volume des boues à traiter, spécifique à chaque station d'épuration.
L'air frais extérieur 21 est pulsé dans les capteurs assemblés par trois pièces en parallèle, au moyen des ventilateurs 22 et par l'intermédiaire des conduites 23. Le clapet 24 permet d'éviter une circulation inverse de la chaleur au cas où la production d'air chaud est momentanément arrêtée.
Les vannes électriques 25 dévient l'air, par les conduites 26 sur les pompes à chaleur air-air 27, lorsque la température obtenable en sortie de capteurs n'atteint pas 50 C pour un débit limite minimal.
Dans ce cas, de l'air extérieur frais 28 complémentaire est amené, si nécessaire, à la pompe à chaleur par ventilation 29 et conduite 30, afin d'obtenir une température d'entrée compatible avec les possibilités de fonctionnement de ce genre d'appareil.
L'air chaud 31 directement fourni par les capteurs solaires, ou porté à la température désirée par les pompes à chaleur, est diffusé sur les bacs 20 de réception de la boue égouttée par les conduites 32 munies de diffuseurs-répartite.urs 33.
Par des prises d'air 34, une conduite principale 35 et des conduites de répartition 36 passant dans le local 5, l'air chaud saturé d'humidité est rejeté dans l'atmosphère. Au cas où ce rejet dans l'environnement est impossible pour cause de proximité d'habitations, l'air chaud est alors déshumidifié par un appareil adéquat et réintroduit dans les capteurs solaires. Ce dispositif ne figure pas aux dessins annexés.
Les bacs de réception de la boue égouttée, en béton, sont caractérisés par un serpentin 37 de circulation d'eau chaude et un pont à chaîne 38 équipé d'un peigne dont les dents 39, en forme de sabot de charrue, assurent le renouvellement de la surface au contact de l'air par retournement de la masse, et d'un racloir 40 métallique ou en matière synthétique destiné à pousser la boue déshydratée jusqu'au tapis roulant 41. Les fonctions de ces ponts à chaîne sont assurées par les moteurs 42. La hauteur des bacs est de 20 à 25 cm, I'épaisseur de la boue devant se situer entre 10 et 15 cm afin d'obtenir un bonne évaporation.
Un système de régulation de fonctionnement automatique 51 est placé dans le local de service 6, et il est prévu une production d'eau chaude par quelques capteurs solaires 43 à eau, citerne de stockage 44 et boilers de service 45. Cette eau chaude est destinée à être circulée dans le serpentin placé dans le béton des bacs de réception de la boue égouttée. Les parois verticales du séchoir, son radier et sa porte d'accès sont en matériaux à haut pouvoir isolant.
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CLAIMS
1. A method of drying sludge from wastewater treatment plants, characterized by draining the digested sludge in a metal basket, the interior of which is lined with a filter cloth, by dewatering by evaporation of the drained sludge in a hot air dryer which is produced by solar energy and in addition by digestion biogas, by the formation of granules, by the additional drying of the granules on wire trays placed in a ventilated and temperate room, and by their drying final when stored in breathable bags, or in bulk in a ventilated silo.
2. Method according to claim 1, characterized in that the granules are enriched with fertilizing elements.
3. Installation for the implementation of the method according to claim 1, characterized by a concrete or metal tank containing a movable metal basket whose interior is lined with a filter cloth, by an inclined surface of capturing solar energy to 45 resting on an insulating metal supporting structure, by concrete tanks for receiving the drained mud arranged in stages and provided with a device for circulating hot water, by a chain bridge equipping each tank and comprising a scraper and a comb whose teeth are in the shape of a plow hoof, by an auxiliary hot air generator by air-air heat pump supplied with digestion biogas, by a conveyor belt device for evacuating dehydrated sludge from of the dryer, by an apparatus for manufacturing the granules,
by producing additional hot water by means of solar energy circulated in the concrete of the trays for receiving the drained sludge, by a device for evacuating moist air and admitting fresh air, and by a device for regulating the automatic operation of the installation.
Agricultural development is especially interesting, independently of the recovery of nutrients, raw materials such as phosphates, energy required for the synthesis of nitrogen fertilizers, etc., by the humic materials that the mud provides and by improvement of the retention capacity of the soil it generates. The sludge can be used, under certain conditions, in agriculture, viticulture, arboriculture, landscaping, flower crops. Those containing excess heavy metals must be incinerated or landfilled.
The sludge requires treatment before being returned to the natural environment, most often by carrying out aerobic or anaerobic stabilization, followed by physical or mechanical dehydration. If you want to have a stable and storable finished product that is easy to handle and spread, dehydration must be completed by drying. A presentation of the dried mud in granules allows the use of spreading and dosing devices existing in agriculture, etc.
Economically, the disposal of sludge almost always constitutes a significant operating expense in liquid form, less in the dehydrated state, but capable of being profitable, or even profitable, when they are dried in the form of granules and enriched.
Liquid spreading is only conceivable financially in the immediate vicinity of the treatment plant, since the long-distance transport of such a diluted product quickly becomes prohibitive per tonne of dry matter. Dehydration makes it possible to widen the radius of action and reduces the storage structures.
Currently, sludge drying plants from sewage treatment plants are known in the form of ovens of various types, heated by means of energy such as fuel oil, gas, electricity, and whose hot air is at medium temperature. in the range of 350 to 700 C. These dryers are most often associated with or combined with incineration. They can be of the stepped sole type, or rotary tubular, co- or counter-current, or fluidized bed, etc.
On the other hand, there are also natural drying beds, mechanized or not, with or without prior flocculation, as well as very elaborate processes of evaporation by expansion or depression, by thermocompression, drying by lyophilization, etc.
The major handicap for the implementation of thermal drying is the energy aspect. Without incineration in the second phase, which allows the use of combustion gases, drying alone is only conceivable if recovery and / or renewable energies are available. If all the heat must be supplied by an external source that does not meet these criteria, drying becomes prohibitive and is therefore hardly compatible with recent concepts of economy, optimization and sound energy management .
From a technical point of view, drying at medium temperature has drawbacks such as loss of nitrogen, difficulty in humidifying the organic matter subsequently, and requires special precautions to be taken to avoid the onset of calcination, distillation, masses, etc.
The existing conventional ovens are of a rather complex construction and are only suitable for sewage treatment plants of a certain size. Prior dehydration using traditional devices, using expensive flocculants, is essential.
Natural drying beds have performance drawbacks, even for the covered models. The land areas necessary for their construction are significant. The extracted mud is not easily handled and spreadable; it is not a finished product.
The elaborate processes of evaporation by expansion or depression, by thermocompression, drying by lyophilization, etc., do not come within the field of the technique applied to this invention.
As for the static drainage of the mud by means of a metal basket covered with a filter cloth, without the use of flocculating products, we are not aware of patents which exist on this subject.
The object of the present invention is to remedy these drawbacks. To this end, the method according to the invention is arranged as defined in claim 1.
An installation for implementing the method of the invention is defined by claim 3.
This installation is distinguished in particular, compared to those currently known involving the principle of evaporation, by the origin of the energies used, by its temperature range and by its design of complete treatment chain resulting in obtaining a finished product, dry, easily storable, transportable and spreadable, capable of being enriched with deficient nutrients. The granules can be bagged or delivered in bulk to farmers, horticulturalists, winegrowers, etc.
The installation does not use flocculants at the filtration stage of the digested sludge, and it is heated by free and renewable energies such as the sun and digestion biogas feeding a heat pump. The application of such a process is a contribution to the fight against waste of energy in which wastewater treatment plants must actively participate. This process is part of the overall management of the forces produced and used by a sludge treatment installation, that is to say the optimal and rational exploitation of energies and means of production such as biogas, solar, pump. heat, biogas electricity generator, extensive heat recovery, etc.
At the time of energy savings, it is essential to draw energy from an environment where it is automatically renewed, namely our environment, and to restore it in concentrated form which can be used in multiple ways. It is nature that provides our supply and storage.
From the technical point of view, the temperature range used, for example from 50 to 60 ° C., eliminates the drawbacks of nitrogen loss, difficulties of subsequent humidification of the organic matter, the
precautions to be taken to avoid the onset of calcination, distillation, solidification, etc.
On the other hand, the arrangement of the tanks for receiving the drained sludge by stages makes it possible to obtain a good ratio between the capacity of the installation and the surface area required. Accelerated, artificial evaporation significantly reduces drying times compared to natural drying beds.
Depending on the latitude where this installation is built, favorable sunshine and climate conditions make it possible to suppress the auxiliary heating with digestion biogas and, in consequence
quence, to be able to dry sludge treated aerobically or of industrial origin. This installation is mainly intended for small to medium-sized treatment plants. Its modular design allows it to be tailored to the needs of each treatment plant.
An embodiment of the installation for implementing the method is shown, by way of example, in the accompanying drawings.
Fig. 1 shows a plan view of the complete installation.
Fig. 2 shows a cross section along the line A-A of FIG. 1, where we distinguish the device for draining the digested sludge and the storage buffer tank.
Fig. 3 shows a cross section along the line B-B in FIG. 1, where we can see the storage funnel, the device for manufacturing the pellets, the mesh tray for receiving the pellets, etc.
Fig. 4 shows a cross section along the line C-C in FIG. 1, where we recognize the dryer and its trays for receiving the drained mud, as well as the room for additional drying of the granules distributed on mesh trays.
Fig. 5 is a perspective of the installation, without scale.
Fig. 6 shows a longitudinal section, along the line D-D, where there is the draining device, the dryer and the manufacturing and storage area of the granules.
Fig. 7 shows a detailed cross section, along line E-E, of the dryer and its devices for producing and conveying hot air, of the detail of the equipment of the chain bridges.
This installation, of the 4-module type, makes it possible to dry approximately 2,500 m3 of digested sludge annually to a dryness of 5%, which corresponds to an unexpanded volume of granules of 150 m3. It is suitable for a wastewater treatment plant with a capacity of 6,000 to 6,500 population equivalent. The total area of the air collectors is 96 m2, the air volume of the dryer is 300 m3, and the total area of the tanks for receiving the drained sludge, on two floors, is 80 m2. With a surface area of 6 m2, the necessary number of mesh trays for additional drying is 16. The scale drawings provide information on all the other parameters.
The construction materials used are Ytong or similar insulating studs for the walls of the dryer, reinforced concrete with insulation for its raft, the walls and slabs of the complementary hot water storage tank. Non-insulated reinforced concrete is used for the implementation of the trays for receiving the drained sludge from the dryer, for the storage tank and the tank of the draining device, for the rafts excluding the dryer. The exterior and interior partition walls can be made of plastered cement plots or concrete. The roof can be executed using prefabricated elements, or in reinforced concrete poured on site, possibly embellished with decorative patterns, or even covered with slate.
Eternit or tile.
It is essential that this installation is well placed from a sunshine point of view, and that the stereographic projection of the topographic relief does not reveal significant shadows during the hours when the sun is shining with an intensity greater than 350-400 Whig2.
This process is a processing chain working by successive loads. The sludge, coming from the digester or other works through the pipe 7, is first drained in the device 1 comprising a tank 8 and a metal basket 9 the interior of which is lined with a filter cloth. By simple static filtration, part of the water contained in the mud passes through the fabric and is received.
operated by the tank. Solids and water balance remain
in the filter cloth.
After a few hours of draining, the mud thickened to dryness
from 12 to 14% is pumped 14 from the basket 9 to the buffer tank of
storage 2. From this basin, the mud is then transferred, equal
pumping 15, to the dryer 3 with hot air, between 50
and 60 C, is produced by solar collectors 16 and 17, as well as by
the digestion biogas brought in via line 46 supplying the
air-to-air heat pumps 27.
After a stay of around fifty hours in dryer 3, the
mud reduced to a dryness of about 50 to 60%, allowing the fabrica
tion of the granules, is extracted via a conveyor belt
41 and bucket elevator 47 which pour it into the funnel
storage device 48 surmounting an apparatus for manufacturing granules 49.
In this funnel-store 48, it is possible to add ma
coarse elements such as nitrogen, phosphate, potash, magnesium, calcium, etc., or micro-elements such as iron, copper, manganese, etc., with a view to enriching the mud leaving the dryer with fertilizing elements obtained from commerce.
Another possibility of enrichment consists in adding these additional fertilizing elements, in a form identical to the granules, at the time of bagging or transport to the bulk storage silo.
The granules produced by the device are divided into layers
thin on mesh trays 50, which are then transported by a hoist system to room 5 where they are stacked. This room is ventilated and tempered by means of the pipes 36 for extracting hot air from the dryer which pass through it.
For additional drying up to a dryness of 70 to 75%, these granules remain in room 5 until the next outflow of the sludge from the dryer, or the fifty hours mentioned above.
After this stay, they are either put directly in bags, or transported to a silo located outside the installation proper.
Final drying to a dryness of 80 to 85% is carried out during storage in these breathable bags, or in this ventilated silo.
The concrete or metal tank 8 contains the movable mesh basket 9 the interior of which is lined with a Colbon type filter cloth,
Sodoca, or similar.
After emptying the drained sludge, the metal basket 9 actuated by the motor 10 rotates 180 along its longitudinal axis 11, and the ramp for washing 12 water under pressure cleans the fabric. This water, as well as that coming from the drainage of the mud, is sent to the head of the purification station or directly to the biological basin by line 13.
The filter cloth, primed to the dimensions of the basket and securely attached to it, can withstand 5 to 7 drips before being changed. The capacity of the basket depends on the daily volume of digested sludge produced. The fundamental data to fix the dimensions of the basket, according to this daily production of digested sludge, is the relationship that must be respected between its width and its height. This ratio must be close to 1, the length then being determined by dividing the daily volume to be drained by the cross section chosen according to said ratio of approximately 1.
The sections of the carrying structure of the basket and its stiffenings, of its axis, of the meshes and wires of its bottom mesh and on the four sides, likewise the power of the motor, depend on its size. These elements are calculated from case to case.
The solar capturing surface 16 is inclined at 20%, and the other 17 is inclined by 45; they rest on a supporting structure made of metal profiles 18 with insulation 19. A fixed width of the solar collectors of 1 m, their length also fixed of 4 m, their respective inclinations and the clearances necessary for the passages and pipes determine the characteristic section.
The solar collectors, both at 20% and 45%, produce hot air in groups of three, arranged in parallel.
Depending on this characteristic section fixing the linear capacity of the tanks 20 for receiving the drained sludge and the sensor grouping module, the length of the dryer is defined by the volume of sludge to be treated, specific to each treatment plant.
The fresh outside air 21 is blown into the sensors assembled by three parts in parallel, by means of the fans 22 and via the conduits 23. The valve 24 makes it possible to avoid a reverse circulation of the heat in the event that the production hot air is temporarily stopped.
The electric valves 25 deflect the air, via the lines 26 on the air-air heat pumps 27, when the temperature obtainable at the sensor outlet does not reach 50 C for a minimum limit flow.
In this case, additional fresh outside air 28 is brought, if necessary, to the heat pump by ventilation 29 and pipe 30, in order to obtain an inlet temperature compatible with the possibilities of operation of this kind of apparatus.
The hot air 31 directly supplied by the solar collectors, or brought to the desired temperature by the heat pumps, is diffused on the tanks 20 for receiving the drained sludge by the conduits 32 provided with diffusers-distributed 33.
By air intakes 34, a main pipe 35 and distribution pipes 36 passing into the room 5, the hot air saturated with humidity is discharged into the atmosphere. If this release into the environment is impossible due to the proximity of dwellings, the hot air is then dehumidified by a suitable device and reintroduced into the solar collectors. This device is not shown in the accompanying drawings.
The tanks for receiving the drained mud, made of concrete, are characterized by a coil 37 for circulating hot water and a chain bridge 38 equipped with a comb whose teeth 39, in the shape of a plow shoe, ensure renewal. of the surface in contact with air by turning the mass over, and of a metal or synthetic scraper 40 intended to push the dehydrated mud to the conveyor belt 41. The functions of these chain bridges are provided by the motors 42. The height of the tanks is 20 to 25 cm, the thickness of the mud should be between 10 and 15 cm in order to obtain good evaporation.
An automatic operating regulation system 51 is placed in the service room 6, and there is provision for the production of hot water by a few solar water collectors 43, storage tank 44 and service boilers 45. This hot water is intended to be circulated in the coil placed in the concrete of the tanks for receiving the drained mud. The vertical walls of the dryer, its slab and its access door are made of materials with high insulating power.