FR2621307A1 - PROCESS FOR THE DISPOSAL AND TREATMENT OF DECANTATION SLUDGE FROM THE TREATMENT OF WASTEWATER - Google Patents
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Abstract
L'invention a pour objet un procédé d'évacuation et de traitement de boues de décantation provenant de l'épuration d'eaux usées, les boues de décantation étant ensuite utilisées comme combustible.The subject of the invention is a process for removing and treating settling sludge originating from the purification of waste water, the settling sludge then being used as fuel.
Description
L'invention a pour objet un procédé d'évacuation et de traitement de bouesThe subject of the invention is a method of evacuation and treatment of sludge.
de décantation provenant dedecantation from
l'épuration d'eaux usées.wastewater treatment.
Dans les stations d'épuration d'eaux usées connues, il se forme de grandes quantités de boues de décantation dont la proportion en substance sèche est généralement comprise entre 4 et 6 % en poids, et est parfois même inférieure. Etant donné que les boues de décantation ne peuvent être manipulées ainsi, on leur ajoute des réactifs chimiques en vue d'un conditionnement chimique des boues, en particulier In known wastewater treatment plants, large amounts of settling sludge are formed, the proportion of dry substance is generally between 4 and 6% by weight, and is sometimes even lower. Since the settling sludge cannot be handled in this way, chemical reagents are added to them for chemical conditioning of the sludge, in particular
des additifs minéraux.mineral additives.
Ceux-ci ont pour but de coaguler, de floculer et de déshydrater les matières en suspension les plus These are intended to coagulate, flocculate and dehydrate the most suspended solids
fines et colloïdales.fine and colloidal.
Des sels de fer ainsi que l'oxyde de calcium et/ou l'hydroxyde de calcium sont par exemple des produits de conditionnement de ce type caractéristiques. Ils servent d'agents de soutien et favorisent la déshydratation mécanique ultérieure, Iron salts as well as calcium oxide and / or calcium hydroxide are, for example, typical packaging products of this type. They serve as support agents and promote subsequent mechanical dehydration,
par exemple à l'aide de filtres-presses à chambres. for example using chamber filter presses.
La déshydratation mécanique donne lieu à un gâteau de filtration consistant, transportable, qui Mechanical dehydration results in a consistent, transportable filter cake which
est ensuite acheminé vers une décharge. is then sent to a landfill.
Ce procédé a pour inconvénient de nécessiter d'énormes capacités de décharges. En outre, les produits destinés au conditionnement (fixation des matières solides) des boues de décantation sont à The disadvantage of this process is that it requires enormous discharge capacities. In addition, products intended for the conditioning (fixing of solids) of settling sludge are to
l'origine de coûts supplémentaires (indésirables). the cause of additional (undesirable) costs.
La présente invention a donc pour but de proposer un procédé d'évacuation et de traitement de boues de décantation provenant de l'épuration d'eaux usées, évitant de recourir à une décharge et permettant d'évacuer et de traiter de préférence de manière rationnelle les boues de décantation. En particulier, elle a pour but aussi de proposer un procédé d'évacuation et de traitement non polluant pour l'environnement. En outre, elle vise à conditionner les boues de décantation de manière aussi peu coûteuse et aussi peu polluante que possible, de préférence en réduisant l'utilisation de The object of the present invention is therefore to propose a process for the evacuation and treatment of decantation sludge from the purification of waste water, avoiding the need for a landfill and making it possible to preferably evacuate and treat rationally. the settling sludge. In particular, it also aims to provide an environmentally friendly disposal and treatment process. In addition, it aims to condition the settling sludge as inexpensively and as little polluting as possible, preferably by reducing the use of
substances naturelles.natural substances.
L'invention se fonde sur le fait que les boues de décantation provenant de l'épuration d'eaux usées, se prêtent parfaitement à être utilisées comme combustible dans une usine d'incinération d'ordures L'i n v e n t i o n a montré en outre que l'on peut ainsi non seulement se débarrasser des boues de décantation en évitant de les évacuer dans une décharge, mais que l'on peut en même temps les utiliser pour réduire le rejet de SO2 dans l'installation d'incinération d'ordures, et ce, en particulier en raison de leur teneur en hydroxyde de calcium provenant de la substance de The invention is based on the fact that the settling sludge from the purification of waste water is perfectly suitable for use as fuel in a waste incineration plant. The invention has further shown that the it is thus possible not only to dispose of the settling sludge by avoiding discharging it into a landfill, but that it can at the same time be used to reduce the rejection of SO2 in the waste incineration plant, and this , in particular due to their content of calcium hydroxide coming from the substance of
coagulation correspondante.corresponding coagulation.
L'invention a donc pour objet un procédé d'évacuation et de traitement de boues de décantation au moins partiellement déshydratées, résultant de l'épuration d'eaux usées, après conditionnement avec au moins une substance de coagulation contenant du Ca, telle que de la chaux ou de l'hydrate de chaux, les boues de décantation étant envoyées àungroupe de combustion d'une installation d'incinération d' o r d u r e s pour servir de combustible et y être brûlées tout en fixant le S02 provenant des gaz The subject of the invention is therefore a process for the evacuation and treatment of at least partially dehydrated settling sludge, resulting from the purification of waste water, after conditioning with at least one coagulation substance containing Ca, such as lime or lime hydrate, the settling sludge being sent to a combustion group of a garbage incineration plant to serve as fuel and to be burned therein while fixing the SO 2 coming from the gases
de combustion.combustion.
La proportion d'hydroxyde de calcium ajoutée aux boues de décantation ou formée par contact avec l'eau, a non seulement pour avantage de fixer le SO2 provenant des gaz de combustion, et par conséquent de réduire le rejet de SO2, mais la proportion d'hydroxyde de calcium des boues de décantation ou du gâteau de filtration des boues de décantation, permet aussi d'économiser le CaO ou Ca(OH)2 nécessaire à la désulfuration des gaz des fumées proprement dite, puisque les gaz desfumées présentent déjà une teneur réduite en SO2 au moment de la désulfuration The proportion of calcium hydroxide added to the settling sludge or formed by contact with water has the advantage not only of fixing the SO2 coming from the combustion gases, and consequently of reducing the release of SO2, but the proportion of calcium hydroxide from the settling sludge or the settling sludge filter cake also saves the CaO or Ca (OH) 2 necessary for the desulfurization of the flue gases proper, since the smoked gases already have a content reduced to SO2 at the time of desulfurization
proprement dite.proper.
Le procédé suivant l'invention est de préférence mis en oeuvre de telle sorte que les boues de décantation sont brûlées dans une chaudière. Mais, une combustion des boues de décantation dans un foyer The process according to the invention is preferably implemented so that the settling sludge is burned in a boiler. But, a combustion of settling sludge in a hearth
à lit fluidisé est aussi possible. fluidized bed is also possible.
De préférence, avant d'être utilisées dans le groupe de combustion, les boues de décantation doivent être déshydratées pour être amenées à une teneur en matière solide d'au moins 30 % en poids, de préférence au moins 40 % en poids. On se sert à cet effet, d'une part des produits de coagulation/floculation tels que l'hydrate de chaux ou le chlorure de fer (FeC13) mais aussi de groupes de déshydratation mécanique. A cet égard, l'invention Preferably, before being used in the combustion group, the settling sludge must be dewatered to be brought to a solid content of at least 30% by weight, preferably at least 40% by weight. For this purpose, coagulation / flocculation products such as lime hydrate or iron chloride (FeCl3) are used, but also mechanical dehydration groups. In this regard, the invention
propose de préférence l'utilisation d'un filtre- preferably offers the use of a filter-
presse qui permet d'obtenir des boues de décantation sous la forme d'un gâteau de filtration consistant et press which makes it possible to obtain decantation sludge in the form of a consistent filter cake and
transportable, partiellement émietté. transportable, partially crumbled.
L'invention repose aussi sur le fait que l'hydrate de chaux utilisé pour conditionner les boues de décantation ne doit pas nécessairement être ajouté sous la forme (coûteuse) de ce qu'on appelle la chaux éteinte; on peut au contraire utiliser à la place de celle-ci un sous-produit contenant de l'oxyde de calcium et provenant de la désulfuration The invention is also based on the fact that the lime hydrate used to condition the settling sludge does not necessarily have to be added in the (expensive) form of what is called slaked lime; on the contrary, a by-product containing calcium oxide and originating from the desulfurization can be used in place of the latter.
sèche ou quasi-sèche.dry or almost dry.
Par exemple, dans la désulfuration directe des gaz des fumées d'une centrale thermique de production d ' é n e r g i e on utilise de l'hydroxyde de calcium ou du carbonate de calcium comme produit d'absorption, et l'oxyde de calcium formé après déshydratation ou décarbonatation, fixe le SO2 contenu dans les gaz de fumée qui réagit pour donner du sulfite de calcium, ou après absorption d'oxygène For example, in the direct desulfurization of the flue gases of a thermal power plant producing energy, calcium hydroxide or calcium carbonate is used as absorption product, and the calcium oxide formed after dehydration or decarbonation, fixes the SO2 contained in the smoke gases which reacts to give calcium sulfite, or after absorption of oxygen
est oxydé en sulfate de calcium.is oxidized to calcium sulfate.
Comme sous-produit, on obtient finalement un résidu qui contient outre du sulfate de calcium (anhydrite) une forte proportion de CaO libre (par suite d'une utilisation sur-stoéchiométrique du produit d'absorption) et des cendres volantes. Le produit final a pour composition caractéristique: CaSO4.............. Environ 21 % en poids CaO............ As a by-product, a residue is finally obtained which contains, in addition to calcium sulphate (anhydrite), a high proportion of free CaO (as a result of over-stoichiometric use of the absorption product) and fly ash. The final product has the characteristic composition: CaSO4 .............. About 21% by weight CaO ............
. Environ 39 % en poids Cendres volantes... Environ 40 % en poids Tandis que ce résidu était jusqu'à présent évacué dans des silos mobiles pour être transporté jusqu'à une décharge, ou utilisé comme granulat dans la fabrication de matériaux de construction, l'invention propose dans une variante avantageuse, d'ajouter ce sous-produit aux boues de décantation, avant ou après le conditionnement, pour servir de..DTD: produit de coagulation. . About 39% by weight Fly ash ... About 40% by weight While this residue was previously evacuated in mobile silos to be transported to a landfill, or used as aggregate in the manufacture of building materials, the invention proposes, in an advantageous variant, to add this by-product to the settling sludge, before or after conditioning, to serve as..DTD: coagulation product.
Cette utilisation présente différents avantages importants, en particulier: - On évite une décharge polluante pour This use has various important advantages, in particular: - It avoids a polluting discharge for
l'environnement de cette matière solide. the environment of this solid matter.
- La chaux libre fixe l'eau en donnant de l'hydroxyde de calcium et remplace l'hydroxyde de calcium qui doit de toute façon être utilisé - Free lime fixes the water by giving calcium hydroxide and replaces the calcium hydroxide which must in any case be used
pour le conditionnement des boues.for sludge conditioning.
- Le sulfate de calcium (anhydrite) fixe de même l'eau pour donner des sulfates de calcium hydratés, en particulier du gypse (dihydrate de - Calcium sulfate (anhydrite) likewise fixes water to give hydrated calcium sulfates, in particular gypsum (dihydrate of
sulfate de calcium).calcium sulfate).
- La teneur en substances sèches est ainsi considérablement accrue avant la déshydratation mécanique, et les deux constituants agissent ainsi comme une sorte de produit auxiliaire de filtration. - Les cendres volantes qui absorbent l'eau et éventuellements'hydratent partiellement, jouent - The content of dry substances is thus considerably increased before mechanical dehydration, and the two constituents thus act as a kind of auxiliary filtration product. - Fly ash which absorb water and possibly partially hydrate, play
un râle similaire.a similar rattle.
- On peut ainsi obtenir sans peine des teneurs en substances sèches de 30 % en poids et plus. On diminue ainsi le volume des boues de décantation partiellement déshydratées utilisées comme combustible, et on accroît leur pouvoir calorifique. Comme ila été dit précédemment, le sous-produit peut provenir de la désulfuration sèche, mais peut aussi être un produit provenant d'une absorption par pulvérisation. Ce mode de réalisation avantageux de l'invention permet non seulement d'évacuer et de traiter les boues de décantation produites dans une installation d'épuration des eaux usées, mais aussi et en même temps le résidu provenant d'une désulfuration d'une centrale thermique de production d ' énergie, ces deux mesures se complétant de manière positive, - It is thus easy to obtain dry substance contents of 30% by weight and more. This reduces the volume of partially dewatered settling sludge used as fuel, and increases their calorific value. As mentioned above, the by-product can come from dry desulfurization, but can also be a product from spray absorption. This advantageous embodiment of the invention makes it possible not only to evacuate and treat the settling sludge produced in a wastewater treatment plant, but also and at the same time the residue originating from a desulfurization of a power plant. thermal energy production, these two measures complement each other in a positive way,
comme décrit.as described.
L'hydroxyde de calcium en particulier peut être utilisé de façon multiple dans un procédé suivant l'invention, à savoir tout d'abord comme produit d'absorption dans une centrale thermique de production d ' énergie, puis comme produit de coagulation dans l'installation d'épuration des eaux usées, et enfin à nouveau comme produit d'absorption dans une usine d'incinération d'ordures (centrale thermique de production d'énergie alimentée Calcium hydroxide in particular can be used in a variety of ways in a process according to the invention, namely firstly as an absorption product in a thermal power plant for energy production, then as a coagulation product in the wastewater treatment plant, and finally again as an absorption product in a garbage incineration plant (thermal power plant producing energy supplied
en ordures).in garbage).
Seul le mélange de cendres volantes et de produits de réaction obtenu à la sortie de l'usine d'incinération d'ordures, doit encore être acheminé vers une dernière opération d'évacuation et de traitement. Un mode de mise en oeuvre du procédé suivant l'invention est décrit ci-après plus en détail en Only the mixture of fly ash and reaction products obtained at the outlet of the waste incineration plant must still be sent to a final disposal and treatment operation. An embodiment of the method according to the invention is described below in more detail in
référence au dessin annexé.reference to the attached drawing.
Dans une centrale thermique de production d'énergie dont le combustible est du charbon d'une teneur en soufre inférieure à 1 %, on procède à une désulfuration sèche directe par utilisation d'hydroxyde de calcium, de manière connue en soi, dans une gamme de températures comprise entre 800 OC In a thermal power plant producing energy whose fuel is coal with a sulfur content of less than 1%, direct dry desulfurization is carried out using calcium hydroxide, in a manner known per se, in a range temperatures between 800 OC
et 1 000 C.and 1,000 C.
L'anhydrite (CaSO4) ainsi formé et la chaux (CaO) formée à partir du produit d'absorption sont séparés avec les cendres volantes, dans un filtre The anhydrite (CaSO4) thus formed and the lime (CaO) formed from the absorption product are separated with the fly ash, in a filter.
électrique, puis extraits.electric, then extracted.
Au lieu d'être transporté jusqu'à une décharge, comme le prévoit l'état de la technique, ce mélange de résidus est ajouté, dans un dispositif de conditionnement (dispositif de malaxage), à des boues de décantation d'une installation d'épuration des eaux usées, d'une teneur caractéristique en Instead of being transported to a landfill, as provided in the prior art, this mixture of residues is added, in a conditioning device (kneading device), to decantation sludge from a wastewater treatment plant. wastewater treatment, with a characteristic content of
substances sèches comprise entre 2 et 6 % en poids. dry substances between 2 and 6% by weight.
Comme le montre le dessin, du chlorure de fer est introduit dans le mélangeur pour servir de produit de As shown in the drawing, iron chloride is introduced into the mixer to serve as a
coagulation supplémentaire.additional coagulation.
Tous les produits ajoutés absorbent l'eau contenue dans les boues de décantation et coagulent les fines particules en suspension, en partie All the added products absorb the water contained in the settling sludge and coagulate the fine particles in suspension, in part
colloïdales, des boues de décantation. colloidal, settling sludge.
Les boues de décantation ainsi débarrassées d'une quantité importante d'eau libre, sont ensuite déshydratées mécaniquement dans un filtrepresse à chambres. Tandis que l'on soutire l'eau, le gâteau de filtration est transporté jusqu'à l'usine d'incinération d ' o r d u r e s Le gâteau de filtration est consistant et - suivant la composition et la quantité de produits de coagulation - il reste pendant le transport sous la forme d'un gâteau de filtration ou est émietté. Dans l'exemple de réalisation, la proportion de matière solide des The settling sludge thus freed from a large amount of free water is then mechanically dehydrated in a chamber filter press. While the water is drawn off, the filter cake is transported to the refuse incineration plant. The filter cake is consistent and - depending on the composition and the quantity of coagulation products - it remains for transport in the form of a filter cake or is crumbled. In the embodiment, the proportion of solid matter of
boues de décantation est de 45 % en poids. sludge settling is 45% by weight.
Dans la chaudière de l'usine d'incinération d'ordures, on introduit comme combustible non seulement les ordures, mais aussi les boues de décantation partiellement déshydratées. Par suite de leur très forte proportion en matière solide, les boues de décantation ont un bon pouvoir calorifique et servent en même temps - comme décrit plus haut - à In the boiler of the garbage incineration plant, not only garbage, but also partially dewatered decantation sludge is introduced as fuel. Due to their very high proportion of solid matter, the settling sludge has a good calorific value and at the same time - as described above -
fixer le SO2 provenant des gaz de combustion. fix the SO2 coming from the combustion gases.
Au foyer de la chaudière fait suite un étage de réacteur connu par l'état de la technique, dans lequel les gaz des fumées continuent d'être désulfurés, par utilisation d'hydroxyde de calcium supplémentaire; dans ce cas, cependant, la quantité de produits d'absorption utilisée peut être réduite du fait de la désulfuration partielle réalisée auparavant. Au réacteur font suite des filtres textiles qui permettent d'extraire d'une part les gaz de fumée épurés, d'autre part le résidu constitué des cendres volantes et du produit de réaction restant, de sorte qu'il n'y a plus maintenant qu'à retraiter ou à The boiler hearth is followed by a reactor stage known from the state of the art, in which the flue gases continue to be desulphurized, by using additional calcium hydroxide; in this case, however, the amount of absorption products used can be reduced due to the partial desulfurization carried out previously. Textile filters are followed by the reactor, which make it possible to extract the purified smoke gases on the one hand, and the residue consisting of fly ash and the remaining reaction product on the other, so that there is no longer any than to reprocess or
déposer dans une décharge ce seul déchet. deposit this single waste in a landfill.
Pour compléter, on indique encore les compositions du sous-produit de la désulfuration directe, utilisé ici, ainsi que celle des boues de décantation envoyées à la chaudière de l'installation d'incinération d'ordures ménagères: Résidu de la désulfuration directe: 40 % en poids de cendres volantes; 39 % en poids de CaO et To complete, the compositions of the by-product of direct desulphurization, used here, as well as that of the decantation sludge sent to the boiler of the household waste incineration plant are indicated: Residue from direct desulphurization: 40 % by weight of fly ash; 39% by weight of CaO and
21 % en poids de CaSO4.21% by weight of CaSO4.
Boues de décantation (combustible): 10 % en poids de cendres volantes, éventuellement partiellement hydratées, 13 % en poids d'hydroxyde de calcium, 7 % en poids de sulfate de calcium hydraté (en particulier gypse) , 15 % en poids de matières Settling sludge (fuel): 10% by weight of fly ash, possibly partially hydrated, 13% by weight of calcium hydroxide, 7% by weight of hydrated calcium sulphate (in particular gypsum), 15% by weight of materials
solidesdiverses,le reste étant de l'eau. various solids, the rest being water.
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