CN107108301A - 絮凝剂辅助的污泥脱水方法及实施这种方法的设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及絮凝剂辅助的污泥脱水方法，所述方法包括将絮凝剂注入到污泥中以及使所述污泥脱水的步骤，其特征在于该方法包括预备步骤，所述预备步骤在于混合(4)所述污泥以使其结构破坏并且降低其粘度。本发明还涉及用于实施所述方法的设备。

Description

絮凝剂辅助的污泥脱水方法及实施这种方法的设备
技术领域
本发明的领域
本发明的领域是含有或不含有有机物质的污泥的处理领域。本发明尤其涉及与其它废料混合或者不混合的来自净化站的污泥的处理，以及来自饮用水生产方法的污泥或者来自其它工业方法的污泥的处理。
更特别地，本发明涉及无论任何来源的污泥的脱水方法，该方法实施絮凝剂如聚合物向所述污泥的注入。这些方法在此被称作“絮凝剂辅助的脱水”。
这种方法尤其可应用于使具有低干燥度、在实践中具有小于15％质量(优选2％-7％质量)的干燥度的污泥脱水，所述污泥在必要时已经进行了增稠。术语“污泥的干燥度”被理解为是指其所包含的干物质的质量百分数。实际上，污泥是由以下物质的混合物组成的流体：矿物质和水，以及当污泥是工业来源时的化学残余物，以及视情况而定的有机物质。污泥的干燥度通过建立干物质质量与污泥总质量之间的质量比来计算。
这些污泥可尤其来自于水可饮用化(potabilisation)方法或者工业或家用排放物的处理方法。
背景技术
现有技术
水处理方法产生大体积的污泥，它们随着工业和城市的发展而不断增加。
最近数十年来已经开发了用于降低这些污泥的体积的方法，尤其是脱水方法。
这些脱水方法可借助于各种类型的装置(离心机、滚筒、台、盘式过滤器、带式过滤器)来实施并且使用合适的絮凝剂和/或凝结剂，所述絮凝剂和/或凝结剂能够促进所考虑装置内的水与污泥的剩余部分的分离。
这些絮凝剂辅助的脱水方法的实施成本不可忽略地受到絮凝剂的成本的影响。尤其是，某些特别难以脱水的污泥需要大剂量的絮凝剂，这增加了实施这类方法的设备的运行成本。
在现有技术中因而已经提出了不同的方法，以旨在优化这些絮凝剂的消耗或者摆脱对它们的使用。
因而已知Degrémont公司的Déhydris法，该方法在于在混合器中将石灰与待脱水污泥混合，然后传送到离心机，聚合物在该离心机的喷口处注入。
这项技术具有的缺点是需要提供除絮凝剂之外的添加剂，即石灰，并且因此增加了污泥的质量。在所分配的聚合物的量方面所带来的可能的节约至少部分地被提供石灰和排放额外体积的污泥所固有的花费抵消。
还已知Degrémont公司的Déhydris法，所述方法旨在使污泥经受磁场以改变其ζ-电势。
这种方法具有的缺点是必须要使用磁场，这构成了一项实施复杂的技术。
还已知Aquen公司的FlocFormer法，所述方法使用两个主要步骤，第一个步骤在于将聚合物注入到接受污泥的搅拌室中，第二个步骤在于在缓慢搅拌的更为庞大的第二室中使污泥与聚合物的混合物絮凝，以形成絮凝物(flocs)。
这项技术具有的缺点是需要与可能非常大体积的絮凝室相关的高能量消耗。另外，实施这种方法的装置与其上游提供的脱水设备无关，并且因而必须独立于该脱水设备进行管理。
还可提及Orege公司的法，该方法提出使污泥经受大约1-2巴的压缩空气的轻流量，之后使污泥/压缩空气的混合物减压以促进随后的脱水。但聚合物仍在离心机的喷口注入，甚至在离心机的上游在污泥供应管道上或多或少地移动，就如在现有技术中在某些条件下所推荐的。
这种方法具有的缺点是体积大并且要求一组昂贵且需要维护的部件，例如压缩机、反应器或者分离器。
还可提及EMO的IHM(“In line Hydrodynamic Mixer”)法，该方法在于在离心机的上游注入聚合物，然后借助于阀产生湍流，以改善污泥/聚合物的混合物。产生湍流所需的能量来自于流体本身并且因而来自于离心机的供应泵。
除了这些现有技术方法必须在大体积设备中实施的事实之外，还要指出的是，还注意到，这些技术中没有一项技术能够在不添加石灰的情况下实现真正的聚合物节约，也没有获得显著的干燥度增益，即超过1.5％的干燥度增益。
发明内容
本发明的目标
本发明的目标在于提供一种污泥脱水方法，该方法使得能够在相同絮凝剂消耗和离心物(centrats)品质的情况下改善污泥的干燥度，和/或在相同离心物品质的情况下优化絮凝剂的消耗，和/或优化现有脱水装置如离心机的载荷和/或提高絮凝剂捕获固相的比率。
本发明的目标还在于描述这种类型的方法，其可容易地被整合到现有的脱水方法中，而不会干扰脱水方法。
本发明的目标还在于提出用于实施这种方法的设备。
本发明的目标在于公开了这样的一种设备，该设备至少在一些实施方案中可整合现有的脱水装置，以优化它们的运行。
尤其是，本发明的目标在于公开了这样的一种设备，该设备使得能够优化已经就位用于使污泥脱水的离心机的运行。
本发明的目标还在于描述了这样的一种设备，该设备非常容易安装就位，而不会拆卸或移动或替换已经就位的脱水装置如离心机。
发明概述
这些目标以及其它将在下文呈现的目标通过本发明得以实现，本发明涉及絮凝剂辅助的污泥脱水方法，所述方法包括将絮凝剂如聚合物注入到污泥中以及使所述污泥脱水的步骤，其特征在于该方法包括对所述脱水步骤的预备步骤，所述预备步骤在于混合所述污泥以使其结构破坏(déstructurer)并且降低其粘度。
本发明因而提出一种实施简单的方法，旨在使待脱水污泥经历物理处理的预备步骤，其在于进行使污泥结构破坏并且降低其粘度的混合。这是因为，这个步骤被证明在提高污泥对絮凝剂的亲合力方面是有效的，并且必然提高脱水装置内的絮凝剂的效力。这个步骤还能够细化污泥中存在的最粗和/或最重的颗粒并且有可能释放更多的与这些颗粒结合的水。这种效力的提高使得能够对于相同絮凝剂消耗来说在脱水装置的出口处获得干燥度点的增益，或者显著减少为了获得这种污泥的给定干燥度而必须要使用的絮凝剂的剂量，或者提高絮凝剂捕获有机物质的效率，或者还提高脱水装置的载荷。无论如何，本发明使得能够显著节省这些装置的运行成本以及排放污泥的成本。
有利地，用于混合所述污泥的所述预备步骤包括将污泥引入到混合器中，所述混合器包括配备有在轴上旋转安装的叶片的圆柱形室，所述轴以500rpm-4000rpm、优选1000rpm-2000rpm的转速旋转。这种混合速率能够进一步优化所寻求的目标，即提高絮凝剂的效力。
优选地，所述脱水步骤是借助于至少一个离心机实施的离心步骤。离心机常用于使污泥脱水。离心机是一种昂贵的装置，其价格根据其尺寸和性能会有极大地变化。根据本发明的方法因而提供了一种经济上有益的替代方案，以用性能更好(并且更新)的装置来替换性能较差(并且更旧)的装置。
根据本发明的一种变化形式，聚合物的所述注入在所述离心机的喷口处进行。(离心机的“喷口(nez)”被理解为是指待离心材料进入离心机中的点)。
但是，根据一种特别有益的变化形式，用于注入絮凝剂的所述步骤通过在所述预备步骤期间或者上游注入所述聚合物来进行。这样的变化形式使得能够进一步优化絮凝剂的效力以及因此的脱水装置的性能。根据这种变化形式，絮凝剂与经结构破坏的污泥混合以获得其中絮凝剂具有其优化功能的紧密混合物。
根据本发明的一种变化形式，该方法进一步包括在所述预备步骤期间或者上游将添加剂尤其是凝结剂如氯化铁(chlorure ferrique)注入到所述污泥中。这样的步骤能够进一步优化絮凝剂对污泥的作用。
根据本发明的一种变化形式，该方法包括在所述预备步骤期间或上游注入热水和/或直接蒸汽或闪发蒸汽和/或冷凝物(这种冷凝物可来源于其它方法或者可就地获得)，以预热所述污泥。这样的预热步骤能够进一步降低污泥的粘度并且进一步优化其脱水，同时优化絮凝剂的消耗。
根据本发明的一种变化形式，该方法还包括在所述预备步骤期间或上游注入稀释水到所述污泥中。这样的步骤能够稀释污泥，以进一步优化絮凝剂与污泥的接触。
同样根据本发明的一种变化形式，该方法包括在所述预备步骤期间或上游的所述污泥的曝气。这个步骤还能够通过在混合器的室中形成污泥/聚合物/空气乳液而使得絮凝剂与污泥更好地相互作用。
所有这些流体在混合器的室中非常高速地混合，所述混合器的室的尺寸因此进行相应的计算。
本发明还涉及用于实施本发明方法的设备，包括污泥脱水装置和絮凝剂注入装置，其特征在于该设备包括在所述脱水装置上游提供的混合器。这种混合器可容易地整合到已经现有的包括所述脱水装置的设备中，以增强这种设备的性能。
有利地，所述混合器包括配备有旋转安装的叶片的圆柱形室。这种混合器可商业获得。所述叶片的唯一目的在于混合污泥。它们不协助使污泥在该室中向前运动。该圆柱形室具有小体积并且在该室中的停留时间是非常短的，大约数秒钟。
还有利地，所述脱水装置是离心机。
优选地，所述混合器被连接到絮凝剂注入装置(moyens)，所述絮凝剂例如是聚合物。
根据一种变化形式，所述混合器连接到有机或无机凝结剂注入装置，所述凝结剂例如是氯化铁。
根据一种变化形式，所述混合器连接到稀释水注入装置。
还根据一种变化形式，所述混合器连接到用于注入热水和/或直接蒸汽或闪发蒸汽和/或冷凝物以预热污泥的装置。
还根据一种变化形式，所述混合器连接到压缩空气注入装置。
在这种情况下，该设备优选包括在所述动态混合器和所述脱水装置之间提供的脱气罐(pot)。
附图说明
附图清单
通过参考附图以仅说明性而非限制性的方式给出的以下实施方案的描述将更容易理解本发明以及其不同的优点，在附图中：
-附图1示意性地示出了根据本发明的设备；
-附图2中的图显示了在使用根据附图1的设备时，一方面使用本发明的方法以及另一方面使用现有技术的传统方法的絮凝剂(聚合物)的消耗。
具体实施方式
本发明实施方案的描述
设备
参考附图1，该设备包括由离心机(商标型号D2L)构成的污泥脱水装置。这个离心机连接到污泥供应装置2和聚合物注入装置3。
根据本发明，该设备还包括在所述脱水装置上游提供的混合器4，配备有压缩空气注入装置5，水供应装置6，以及氯化铁注入装置6a。
污泥供应装置2、聚合物注入装置3、压缩空气注入装置5和水供应装置通过分别为12、13、15、16的管道连接到收集器7。阀22、23、25、26使得能够在其中分别分配污泥、聚合物、压缩空气和水。用于向收集器7供应压缩空气的管道15配备有流量计55。
污泥供应装置2、聚合物注入装置3和水供应装置6通过分别为32、33、36的管道连接到离心机1。阀42、43、46使得能够分别分配污泥、聚合物和水直接到其喷口。
用于分别传送水到收集器7和离心机的管道16和56各自配备有流量计56。
压缩空气注入装置5本身通过管道35连接到配备有通气孔8a的脱气罐8，阀45使得能够向其分配这种压缩空气。这个脱气罐通过管道9连接到离心机1的喷口。
根据本发明，混合器4包括配备有旋转轴4b的圆柱形室4a，在所述旋转轴4b上安装有叶片4c。该旋转轴通过发动机(附图1中未示出)运动，所述发动机能够使叶片以500rpm-4000rpm的高转速被驱动。
混合器4经由共用管道接收来自收集器7的污泥、聚合物、氯化铁、水和压缩空气。混合的污泥通过管道11向脱气罐8传送。
在此描述的设备能够将水、聚合物和压缩空气向收集器7和/或离心机传送。
方法
在此描述的设备已经被用于使一方面根据现有技术并且另一方面根据本发明消化的混合污泥脱水。这些污泥具有28％的初始干燥度。
在这些实验的范围内，离心机总是以其最大容量(2000G)使用。
在第一实验阶段中，根据现有技术，阀22、23、25、26、45、46被关闭并且只有阀42和43被打开以将来自污泥和聚合物的供应装置2和3的污泥和聚合物直接引导到离心机1的喷口，而不经过混合器。
在根据本发明的第二实验阶段中，阀23、25、26、45、46保持关闭。阀22被打开以能够经由收集器7分配污泥到混合器4中，并且阀42被关闭。阀43保持打开以继续运送聚合物到离心机1的喷口。
在第三实验阶段中，阀25、26、35、46保持关闭。阀22保持打开，阀43被关闭并且阀23被打开以根据本发明允许传送污泥和聚合物到混合器4。
在这三个实验阶段的每个阶段的过程中，聚合物以三种不同的剂量使用，即5kg/TMS(吨干物质)、7.5kg/TMS和11kg/TMS。
混合器被用于第二和第三实验阶段中，其中2000rpm的叶片速度使得污泥在经由脱气罐8被传送到离心机1中之前被破坏结构。
由于污泥不需要，因此没有添加氯化铁。
在离心机1的出口处的污泥干燥度结果汇总于附图3所示的图中。
这些结果显示出，当使用相同剂量的聚合物时，可通过本发明获得远远好得多的污泥干燥度，尤其是当聚合物的注入在动态混合器上游提供的收集器中进行时。
因而，对于11.3千克/吨干物质(TMS)的聚合物剂量来说，通过本发明，通过在动态混合器的上游注入聚合物获得32％甚至大于33％的污泥干燥度，而在现有技术中获得的干燥度仅为28.5％。这是在没有添加氯化铁和压缩空气的情况下获得的，因为污泥不需要它们。通过以仅5kg/TMS的比率使用聚合物获得29％的相当的干燥度，即节省了接近50％的聚合物的量。

Claims (18)

1.絮凝剂辅助的污泥脱水方法，所述方法包括将絮凝剂注入到污泥中以及使所述污泥脱水的步骤，其特征在于该方法包括预备步骤，所述预备步骤在于混合所述污泥以使其结构破坏并且降低其粘度。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于，用于混合所述污泥的所述预备步骤包括将污泥引入到混合器中，所述混合器包括配备有在轴上旋转安装的叶片的圆柱形室，所述轴以500rpm-4000rpm的转速旋转。
3.根据权利要求2的方法，其特征在于，所述转速是1000rpm-2000rpm。
4.根据权利要求1-3任一项的方法，其特征在于，所述脱水步骤是借助于至少一个离心机实施的离心步骤。
5.根据权利要求1-4任一项的方法，其特征在于，用于注入絮凝剂的所述步骤通过在所述预备步骤期间或者上游注入所述絮凝剂来进行。
6.根据权利要求1-5任一项的方法，其特征在于，该方法包括在所述预备步骤期间或上游注入热水和/或直接蒸汽或闪发蒸汽和/或冷凝物，以用于预热所述污泥。
7.根据权利要求1-6任一项的方法，其特征在于，该方法包括在所述预备步骤期间或上游注入稀释水到所述污泥中。
8.根据权利要求1-7任一项的方法，其特征在于，该方法包括在所述预备步骤期间或上游的所述污泥的氧化。
9.根据权利要求1-8任一项的方法，其特征在于，该方法包括在所述预备步骤期间或上游注入凝结剂到所述污泥中。
10.用于实施根据权利要求1-9任一项的方法的设备，包括污泥脱水装置和絮凝剂注入装置，其特征在于该设备包括在所述脱水装置上游提供的混合器。
11.根据权利要求10的设备，其特征在于，所述混合器包括配备有旋转安装的叶片的圆柱形室。
12.根据权利要求10或11的设备，其特征在于，所述脱水装置是离心机。
13.根据权利要求10-12任一项的设备，其特征在于，所述混合器被连接到絮凝剂注入装置。
14.根据权利要求10-13任一项的设备，其特征在于，所述混合器连接到凝结剂注入装置。
15.根据权利要求10-14任一项的设备，其特征在于，所述混合器连接到稀释水注入装置。
16.根据权利要求10-15任一项的设备，其特征在于，所述混合器连接到用于注入热水和/或直接蒸汽或闪发蒸汽和/或冷凝物的装置。
17.根据权利要求10-16任一项的设备，其特征在于，所述混合器连接到压缩空气注入装置。
18.根据权利要求17的设备，其特征在于，该设备包括在所述动态混合器和所述脱水装置之间提供的脱气罐。
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