FR2624258A1 - PROCESS AND INSTALLATION FOR THE PYROLISE ELIMINATION OF ACTIVATED SLUDGE - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un procédé et une installation de traitement de boues activées provenant d'installations d'épuration d'eaux résiduaires industrielles. L'installation comprend un four rotatif 2 à chauffage indirect, ce dernier étant réalisé par l'évacuation des gaz de pyrolyse du four 2, qui est maintenu isolé et exempt d'oxygène, combustion de ces gaz à l'extérieur du four 2 avec, le cas échéant, apport d'un combustible supplémentaire, et mise en circulation des gaz de combustion sur l'extérieur d'une surface 7 d'échange de chaleur, à ailettes, du four 2. Domaine d'application : traitement des déchets industriels.The invention relates to a method and an installation for the treatment of activated sludge from industrial wastewater treatment plants. The installation comprises a rotary furnace 2 with indirect heating, the latter being produced by the evacuation of the pyrolysis gases from the furnace 2, which is kept isolated and free of oxygen, combustion of these gases outside the furnace 2 with , if necessary, supply of an additional fuel, and circulation of the combustion gases on the outside of a heat exchange surface 7, with fins, of the furnace 2. Field of application: waste treatment industrial.
Description
L'invention concerne un procédé pour l'éli-The invention relates to a method for eliminating
mination par pyrolyse, sans pollution, de boues acti- pollution-free pyrolysis of active sludge
vées, en particulier de boues provenant d'installations d'épuration des eaux résiduaires industrielles, ainsi qu'une installation permettant la mise en oeuvre à bon marché de ce procédé et/ou un séchage simple des boues. La "pyrolyse" est un procédé de traitement connu consistant à sectionner des liaisons chimiques en utilisant de la chaleur, ce qui permet de détruire des polluants en cassant leurs molécules en motifs plus simples pour produire des gaz et du carbone solide sous forme de résidus. Appliquée à des boues activées, In particular, sludges from industrial wastewater treatment plants and an installation for the low-cost implementation of this process and / or simple drying of sludge. "Pyrolysis" is a known treatment method of severing chemical bonds using heat, which destroys pollutants by breaking down their molecules into simpler patterns to produce gases and solid carbon as residues. Applied to activated sludge,
la pyrolyse pose un certain nombre de problèmes com- Pyrolysis poses a number of
plexes dus au fait que les fours existants ne permet- plexes due to the fact that existing ovens
tent pas un procédé économique, du point de vue de la consommation d'énergie, pour chauffer indirectement les boues à une température apte à donner des produits not an economical process, from the point of view of energy consumption, for indirectly heating the sludge to a temperature suitable for producing products.
de pyrolyse non contaminants, pouvant être rejetés. non-contaminating pyrolysis, which can be rejected.
Par ailleurs, le chauffage direct, ou oxypyrolyse, dans lequel on fait passer des fumées chaudes sur les boues, présente également ses inconvénients. Tout In addition, the direct heating, or oxypyrolysis, in which hot fumes are passed over the sludge, also has its disadvantages. All
d'abord, la difficulté d'un réglage précis de la tempé- first, the difficulty of precisely adjusting the temperature
rature entraîne des surchauffes locales nécessitant l'utilisation de fours réfractaires, et, ensuite, erage causes local overheating requiring the use of refractory furnaces, and then
les gaz combustibles résultants sont fortement conta- the resulting combustible gases are strongly contaminated
minants et ils doivent donc être éliminés dans une chambre de postcombustion ou directement à l'intérieur du four ce qui, dans le premier cas, élève le coût et entraîne des pertes d'énergie considérables et, dans le second cas, provoque une sur-combustion des they must be removed in an afterburner chamber or directly inside the furnace, which in the first case increases the cost and causes considerable energy losses and, in the second case, causes a considerable increase in energy consumption. combustion of
boues dont le résidu solide est pratiquement inutili- sludge whose solid residue is practically useless
sable. En outre, le fait que des fours rotatifs soient normalement nécessaires pour le traitement des boues pose des problèmes encore plus difficiles, à la fois économiquement et techniquement, en raison du poids sand. In addition, the fact that rotary kilns are normally required for the treatment of sludge poses even more difficult problems, both economically and technically, because of the weight
du garnissage réfractaire demandé. refractory lining required.
Le but de l'invention est de proposer un procédé pour l'élimination par pyrolyse de boues activées, en particulier de boues provenant d'installations d'épuration des eaux résiduaires industrielles, lequel procédé offre une faible consommation d'énergie, produit un résidu pouvant être utilisé dans l'industrie et ayant donc une valeur ajoutée compensant au moins partiellement les coûts d'élimination des boues, et n'entraîne pratiquement pas de pollution atmosphérique due au rejet de fumées polluant l'air. Un autre but The object of the invention is to provide a process for the pyrolysis elimination of activated sludge, in particular sludge from industrial wastewater treatment plants, which process offers a low energy consumption, produces a residual It can be used in industry and therefore has an added value that at least partially offsets the costs of sludge disposal, and causes virtually no air pollution due to the release of fumes polluting the air. Another goal
de l'invention est de proposer une installation permet- of the invention is to propose an installation permitting
tant la mise en oeuvre de ce procédé et/ou un séchage simple des boues, rapidement et en continu, laquelle installation est à la fois aisée à commander et à both the implementation of this method and / or simple sludge drying, quickly and continuously, which installation is both easy to control and to
réguler et peu coûteuse à fabriquer. regulate and inexpensive to manufacture.
Pour atteindre ce but, il est proposé, To achieve this goal, it is proposed,
conformément à l'invention, un procédé pour l'élimina- according to the invention, a method for eliminating
tion par pyrolyse de boues activées, en particulier de boues provenant d'installations d'épuration des eaux résiduaires industrielles, caractérisé par le fait qu'il comprend les étapes consistant: - à charger les boues dans une chambre by pyrolysis of activated sludge, in particular sludge from industrial wastewater treatment plants, characterized in that it comprises the steps of: - loading the sludge into a chamber
de réaction isolée de manière étanche aux gaz de l'atmo- isolated in a gas-tight manner from the atmosphere.
sphère extérieure;outer sphere;
- à pyrolyser les boues en l'absence com- - to pyrolyze sludge in the absence of
plète d'oxygène gazeux afin d'empêcher toute forme de combustion, cette pyrolyse étant effectuée par chauffage indirect des boues au moyen d'un échange plete of oxygen gas to prevent any form of combustion, this pyrolysis being carried out by indirect heating of the sludge by means of an exchange
de chaleur à travers les parois de la chambre de réac- of heat through the walls of the reaction chamber
tion par circulation d'un courant de gaz de combustion sur l'extérieur de la chambre de réaction; - à évacuer les gaz de pyrolyse produits à l'intérieur de la chambre de réaction en cassant thermiquement les molécules des boues flowing a flow of combustion gas on the outside of the reaction chamber; - to evacuate the pyrolysis gases produced inside the reaction chamber by thermally breaking the sludge molecules
- à produire le courant de gaz de combus- - to produce the flue gas stream
tion en faisant brûler les gaz de pyrolyse évacués de la chambre de réaction, l'étape de combustion étant effectuée exclusivement à l'extérieur de la chambre de réaction; et - à décharger les boues pyrolysées de by burning the pyrolysis gases discharged from the reaction chamber, the combustion step being carried out exclusively outside the reaction chamber; and - to unload the pyrolyzed sludge from
la chambre de réaction.the reaction chamber.
Conformément à l'invention, il est égale- According to the invention, it is also
ment proposé une installation pour la pyrolyse ou le séchage, ou les 'deux, de boues activées, cette installation comprenant un four dans lequel, à une première extrémité, les boues sont chargées en continu An installation for pyrolysis or drying, or both, of activated sludge has been proposed, this plant comprising an oven in which, at a first end, the sludge is continuously charged.
et duquel, à une seconde extrémité, elles sont déchar- and from which, at a second end, they are
gées en continu, et des moyens pour chauffer indirecte- continuously, and means for indirect heating-
ment les boues, l'installation étant caractérisée sludge, the installation being characterized
par le fait que les moyens de chauffage indirect com- in that the indirect heating means com-
prennent une jupe recouvrant l'extérieur du four afin de définir, avec une surface extérieure d'échange de chaleur du four, une cavité le long de laquelle take a skirt covering the outside of the furnace in order to define, with an outer heat exchange surface of the furnace, a cavity along which
on fait circuler un courant de gaz chaudsde combus- a stream of hot gas is circulated through
tion à travers une entrée formée à une première extré- through an entrance formed at a first
mité de la jupe, vers un échappement formé à une secon- of the skirt, to an exhaust formed at a second
de extrémité de la jupe, l'intérieur du four étant end of the skirt, the inside of the oven being
isolé de manière étanche au gaz de l'atmosphère exté- gas-tight insulation of the external atmosphere
rieure, et l'installation comprenant également des and the installation also includes
moyens destinés à évacuer les gaz produits à l'inté- means to evacuate the gases produced within the
rieur du four par chauffage des boues, des moyens destinés à ajouter de l'air de support de combustion aux gaz et à les brûler pour produire le courant de gaz chauds de combustion, et des moyens destinés à heating the sludge, means for adding combustion support air to the gases and burning them to produce the hot combustion gas stream, and means for
faire circuler le courant de gaz de combustion à l'inté- circulate the flue gas stream to the
rieur de la cavité.of the cavity.
L'invention sera décrite plus en détail The invention will be described in more detail
en regard des dessins annexés à titre d'exemples nulle- with reference to the accompanying drawings as examples
ment limitatifs et sur lesquels: la figure 1 est un schéma de l'installation, and in which: FIG. 1 is a diagram of the installation,
ainsi qu'un schéma fonctionnel du procédé selon l'in- as well as a functional diagram of the process according to
vention; la figure 2 est une coupe longitudinale du four constituant l'élément principal de l'instal- lation selon l'invention; les figures 3 et 4 sont des vues à échelle agrandie d'un détail du four de la figure 2, la figure 3 le montrant en coupe longitudinale et la figure 4 le montrant en coupe suivant la ligne IV-IV de la vention; Figure 2 is a longitudinal section of the furnace constituting the main element of the installation according to the invention; FIGS. 3 and 4 are views on an enlarged scale of a detail of the oven of FIG. 2, FIG. 3 showing it in longitudinal section and FIG. 4 showing it in section along line IV-IV of FIG.
figure 3; et -Figure 3; and -
les figures 5 et 6 sont des graphiques Figures 5 and 6 are graphs
d'essai liés au procédé selon l'invention. related to the process according to the invention.
La référence numérique 1 désigne, sur les figures 1 a 4, ure installation pour l'élimination par pyrolyse de boues activées, en particulier de boues provenant d'installations d'épuration des eaux résiduaires industrielles, et mettant en oeuvre le procédé selon l'invention. Pour permettre une meilleure 1 to 4, an apparatus for the pyrolytic elimination of activated sludge, in particular sludge from industrial wastewater treatment plants, and implementing the process according to the invention. invention. To allow a better
compréhension de l'invention, la description du procédé understanding of the invention, the description of the process
selon l'invention sera précédée d'une description according to the invention will be preceded by a description
détaillée de l'installation 1 qui ne représente qu'une forme de réalisation avantageuse de l'invention, par le fait que le procédé selon l'invention peut être of the installation 1 which represents only one advantageous embodiment of the invention, in that the method according to the invention can be
mis en oeuvre également et aussi bien sur des installa- implemented also and as well on
tions différant totalement de celles décrites ici. completely different from those described here.
L'installation 1 comprend une chambre de réaction définie par un four 2 qui, dans l'exemple représenté, est un four du type rotatif à alimentation en continu, une caisse 3 d'alimentation pour les boues non traitées, The installation 1 comprises a reaction chamber defined by an oven 2 which, in the example shown, is a continuous feed rotary type furnace, a feed box 3 for untreated sludge,
des moyens 4 destinés à charger les boues à l'inté- means 4 for loading the sludge into the
rieur de la chambre 2 et comprenant, conformément à l'invention, un dispositif à vis double, comme montré en détail sur les figures 3 et 4, raccordé à la caisse 2 of the chamber 2 and comprising, in accordance with the invention, a double screw device, as shown in detail in FIGS. 3 and 4, connected to the body
d'alimentation d'une manière connue assurant l'étan- in a known manner ensuring the
chéité aux fluides avec l'entrée du dispositif 4 et, par conséquent, de la chambre de réaction ou four 2 au moyen des boues comprimées à l'intérieur de la caisse 3 d'alimentation; une cavité ou chemise 5 pour le chauffage indirect du four 2, définie par une jupe 6 en tôle métallique (figure 2) recouvrant l'extérieur du four 2, et par une surface extérieure 7 d'échange de chaleur sur le four 2; une chambre collectrice 8 étanche à l'air raccordée directement, au moyen d'une hotte fixe connue 9, à une sortie 10 du four rotatif 2, de manière à collecter les boues fluidity with the inlet of the device 4 and, therefore, the reaction chamber or furnace 2 by means of sludge compressed inside the box 3 supply; a cavity or jacket 5 for indirect heating of the furnace 2, defined by a skirt 6 made of sheet metal (FIG. 2) covering the outside of the furnace 2, and by an external surface 7 of heat exchange on the furnace 2; an airtight collecting chamber 8 connected directly, by means of a known fixed hood 9, to an outlet 10 of the rotary kiln 2, so as to collect the sludge
traitées provenant du four 2 tout en maintenant simul- processed from oven 2 while maintaining simul-
tanément l'intérieur du four 2 isolé de façon étanche aux gaz de l'atmosphère extérieure et, par conséquent, exempt d'oxygène gazeux; et des moyens destinés à the interior of the furnace 2 is insulated in a gastight manner from the outside atmosphere and, consequently, free of gaseous oxygen; and means for
faire circuler les gaz chauds de combustion à l'inté- circulate the hot combustion gases in the
rieur de la cavité 5. Conformément à l'invention, !'installation 1 comprend un éjecteur 12 alimenté en air ambiant, par exemple au moyen d'un compresseur 13, et relié par un conduit 14 à l'intérieur du four 2 afin d'évacuer les gaz se trouvant à l'intérieur 5. In accordance with the invention, the installation 1 comprises an ejector 12 supplied with ambient air, for example by means of a compressor 13, and connected by a duct 14 to the inside of the oven 2 in order to evacuate the gases inside
de ce four; une chambre 15 de combustion, comme repré- of this oven; a combustion chamber, as shown in FIG.
senté en traits pointillés, destinée à recevoir l'air felt in dashed lines, intended to receive the air
fourni à l'éjecteur 12 et les gaz évacués par ce der- supplied to the ejector 12 and the gases evacuated by that
nier de l'intérieur du four 2; et des conduits 16 et 17 raccordés, respectivement, d'une manière connue et non représentée, à une entrée 18 de la cavité 5, formée à travers une extrémité 19 de la jupe 6, et à un échappement 20 de la cavité 5, formé à travers une extrémité 21 de la jupe 6, opposée à l'extrémité 19. Le conduit 16 est raccordé directement à la chambre de combustion, alors que le conduit 15 est raccordé à une cheminée (non représentée). Les conduits 16 et 17 sont également raccordés entre eux par un conduit 22 de branchement équipé d'une pompe 23 de recyclage de fumée destinée à faire passer dans le conduit 16 une partie des gaz d'évacuation circulant dans le conduit 17 et à recycler lesdits gaz à l'intérieur de la cavité 5 pour régler, d'une manière connue, la température du courant gazeux circulant dans cette cavité. Selon une variante possible, on peut supprimer la chambre 15 de combustion, auquel cas l'éjecteur 12 est conçu également pour constituer un brûleur et est raccordé directement au conduit 16. Lorsqu'elle deny the inside of the oven 2; and conduits 16 and 17 connected, respectively, in a known manner and not shown, to an inlet 18 of the cavity 5, formed through an end 19 of the skirt 6, and to an exhaust 20 of the cavity 5 formed through an end 21 of the skirt 6, opposite the end 19. The conduit 16 is connected directly to the combustion chamber, while the conduit 15 is connected to a chimney (not shown). The ducts 16 and 17 are also connected to each other by a connecting duct 22 equipped with a smoke recycling pump 23 intended to pass through the duct 16 a part of the exhaust gases flowing in the duct 17 and to recycle said gas inside the cavity 5 to adjust, in a known manner, the temperature of the gas stream flowing in this cavity. According to one possible variant, the combustion chamber 15 can be eliminated, in which case the ejector 12 is also designed to form a burner and is connected directly to the conduit 16. When
est présente, la chambre 15 de combustion est avanta- is present, the combustion chamber 15 is
geusement garnie de briques réfractaires et, en plus lined with firebricks and, in addition
d'un brûleur 15a du mélange air/gaz provenant de l'éjec- a burner 15a of the air / gas mixture from the ejection
teur 12, elle comporte aussi un brûleur supplémentaire alimenté de manière connue en air et en combustible 12, it also comprises an additional burner supplied in known manner with air and fuel
normal.normal.
Le four rotatif 2 est défini par une paroi latérale cylindrique 26 et repose de façon à tourner librement sur des galets 27 de support, d'un type couramment utilisé dans l'industrie chimique, au moyen de couronnes 28 de roulement, de façon à tourner autour de son axe longitudinal. A l'aide d'un pignon denté engrenant avec une couronne dentée 31 solidaire de la paroi 26, un moteur 29 fait tourner lentement le four 2 par rapport à la jupe 6 qui, dans l'exemple représenté, est fixe et repose sur des supports 32 qui supportent également les galets 27. Le conduit 14 est supporté d'une manière fixe sur la hotte 9 qui est montée de façon étanche aux gaz sur la paroi The rotary kiln 2 is defined by a cylindrical side wall 26 and rests so as to freely rotate on rollers 27 of support, of a type commonly used in the chemical industry, by means of rolling rings 28, so as to rotate around its longitudinal axis. With the aid of a toothed gear meshing with a ring gear 31 secured to the wall 26, a motor 29 slowly rotates the furnace 2 relative to the skirt 6 which, in the example shown, is fixed and rests on supports 32 which also support the rollers 27. The conduit 14 is fixedly supported on the hood 9 which is mounted in a gastight manner on the wall
rotative 26 au moyen de joints d'étanchéité 33. Confor- rotating device 26 by means of seals 33. In accordance
mément à l'invention, le dispositif 4 est placé sensi- According to the invention, the device 4 is placed sensitively
blement sur une génératrice relativement basse de la paroi cylindrique 26 de façon à être aussi proche on a relatively low generator of the cylindrical wall 26 so as to be so close
que possible de la surface intérieure de celle-ci. as possible from the inner surface of it.
Le dispositif 4, qui est d'un type déjà utilisé dans d'autres domaines techniques, comprend une enveloppe en ellipsoide aplati logeant deux vis sans fin coplanaires 36 disposées longitudinalement côte à c6te et ayant le même pas et un entraxe inférieur The device 4, which is of a type already used in other technical fields, comprises a flattened ellipsoid envelope housing two coplanar worms 36 arranged longitudinally side by side and having the same pitch and a lower center distance.
au diamètre primitif de chaque vis, afin que des élé- to the pitch diameter of each screw, so that
ments hélicoidaux respectifs -37 situés sur les vis s'intersectent d'une manière telle que les volutes helicoidal portions -37 located on the screws intersect in such a way that the scrolls
d'un élément soient placées entre deux volutes adja- of an element be placed between two adjacent scrolls
centes de l'autre élément. Les deux vis 36 sont entraf- of the other element. The two screws 36 are
nées à la même vitesse par un moteur commun 38. Des essais menés par la présente Demanderesse ont montré que la structure du dispositif 4 est essentielle pour assurer un chargement correct des boues dans le four at the same speed by a common motor 38. Tests conducted by the present Applicant have shown that the structure of the device 4 is essential to ensure proper loading of the sludge in the furnace
2. De plus, la position du dispositif 4 sur la géné- 2. Moreover, the position of device 4 on the gen-
ratrice du four 2 empêche les boues d'adhérer à la paroi 26. Cette paroi 26 supporte extérieurement un jeu d'ailettes radiales dont elle est solidaire et qui définissent, avec la paroi 26, ladite surface 7 d'échange de chaleur, ces ailettes étant constituées, The furnace 2 prevents the sludge from adhering to the wall 26. This wall 26 externally supports a set of radial fins which it is integral and which define, with the wall 26, said surface 7 of heat exchange, these fins being constituted,
conformément à l'invention, d'une pièce de tôle métal- according to the invention, a piece of sheet metal
lique continue 40 soudée à la surface extérieure de continuous 40 welded to the outer surface of
la paroi 26 et enroulée autour d'elle à un pas dimi- wall 26 and wrapped around it at a reduced step
nuant progressivement de l'extrémité 41 du four 2, progressively clouding the end 41 of the oven 2,
proche de l'extrémité 19 de la jupe 6, vers l'extré- near the end 19 of the skirt 6, towards the end
mité 42 du four 2 proche de l'extrémité 21 de la jupe 6. Le dispositif 4 est fixé à un panneau 43 en tôle fermant de manière étanche aux gaz l'extrémité ouverte 42 du four 2, alors que la hotte 9 est montée sur l'extrémité 41. Enfin, conformément à l'invention, l'entrée 18 et l'évacuation 20 sont formées de façon que chacune d'elles tienne entièrement entre deux volutes adjacentes de l'élément 40. Ceci, associé au pas variable de l'élément 40, permet, conformément à l'invention, de produire un fort tourbillon, ainsi que de réduire les pertes de charge du courant de gaz de combustion s'écoulant à travers la cavité 5 ce qui, conjointement à la grande surface d'échange mité 42 of the furnace 2 near the end 21 of the skirt 6. The device 4 is attached to a panel 43 in sheet gastightly closing the open end 42 of the furnace 2, while the hood 9 is mounted on end 41. Finally, in accordance with the invention, the inlet 18 and the outlet 20 are formed so that each of them fits entirely between two adjacent volutes of the element 40. This, associated with the variable pitch of the element 40, in accordance with the invention, makes it possible to produce a strong vortex, as well as to reduce the pressure drop of the stream of combustion gas flowing through the cavity 5, which, together with the large surface area 'exchange
de chaleur de l'élément 40, permet, par suite, d'opti- heat of the element 40, allows, consequently, opti-
miser l'échange de chaleur entre les gaz s'écoulant à l'intérieur de la cavité 5 et les boues à l'intérieur du four 2. Conformément à l'invention, l'installation 1 d'élimination des boues fonctionne de la manière à présent décrite. Les boues non traitées, par exemple provenant d'un type connu d'épurateur biologique (non représenté) se trouvant au voisinage de l'installation 1, sont introduites dans la caisse 3 d'alimentation d'o elles tombent dans le dispositif 4. Celui-ci, au moyen des vis 36, déplace à force les boues de façon régulière et en quantités constantes et dosables (par réglage de la vitesse des vis) vers l'intérieur du four 2 o, grâce à la position du dispositif 4, les boues entrent immédiatement en contact avec la paroi 26. La lente rotation du four 2 et le chargement continu des boues dans ce même four par le dispositif 4 amènent les boues chargées à se déplacer le long de l'axe de rotation du four 2, de l'extrémité 42 vers l'extrémité 41, o les boues, ou plutôt leurs bet the heat exchange between the gases flowing inside the cavity 5 and the sludge inside the furnace 2. In accordance with the invention, the sludge removal installation 1 operates in the manner now described. Untreated sludge, for example from a known type of biological scrubber (not shown) located in the vicinity of the plant 1, are introduced into the feed box 3 where they fall into the device 4. The latter, by means of the screws 36, forcibly displaces the sludge in a regular manner and in constant and dosable quantities (by adjusting the speed of the screws) towards the inside of the oven 2 o, thanks to the position of the device 4, the sludge immediately comes into contact with the wall 26. The slow rotation of the furnace 2 and the continuous loading of the sludge in the same furnace by the device 4 cause the charged sludge to move along the axis of rotation of the furnace 2, from the end 42 to the end 41, where the sludge, or rather their
résidus, sont déchargés dans la chambre 8 par l'inter- residues, are discharged into chamber 8 through
médiaire de la hotte 9. En se déplaçant le long de l'axe du four 2, les boues, conformément à la présente invention, sont pyrolysées de façon que leurs molécules soient cassées et qu'elles donnent progressivement un ensemble de résidus secs, de gaz et de vapeur d'eau qui, bien que combustible, étant formé principalement de CO, de méthane et d'autres hydrocarbures, remplit l'intérieur du four 2 sans combustion, du fait que ce four 2 est isolé de l'atmosphère extérieure et est exempt d'oxygène gazeux. L'énergie thermique pour le processus de pyrolyse est fournie extérieurement par l'intermédiaire de la surface 7, par circulation de gaz chauds à l'intérieur de la cavité 5. Etant donné que la température demandée pour la pyrolyse des boues est comprise entre 300 et 800 C, les gaz chauds doivent être produits par combustion à une température d'au moins 1000-1200 C. Pour réduire la consommation d'énergie et éviter le traitement des 9. By moving along the axis of the furnace 2, the sludge, according to the present invention, is pyrolyzed so that their molecules are broken and they gradually give a set of dry residues, gas and water vapor which, although combustible, consisting mainly of CO, methane and other hydrocarbons, fills the interior of the furnace 2 without combustion, since this furnace 2 is isolated from the outside atmosphere and is free of gaseous oxygen. The thermal energy for the pyrolysis process is supplied externally via the surface 7, by circulation of hot gases inside the cavity 5. Since the temperature required for the pyrolysis of the sludge is between 300 and 800 C, the hot gases must be produced by combustion at a temperature of at least 1000-1200 C. To reduce energy consumption and avoid the treatment of
gaz pyrolytiques contaminants, conformément à l'inven- pyrolytic gases, according to the invention
tion, lesdits gaz sont évacués en continu de l'inté- tion, said gases are continuously discharged from the
rieur de la chambre 2 de réaction au moyen de l'éjec- of the reaction chamber 2 by means of the ejection
teur 12 pendant la pyrolyse et ils sont introduits dans la chambre 15 de combustion, avec l'air fourni à l'éjecteur 12 dont l'alimentation en air est régulée de façon à produire un mélange combustible dans lequel l'air fourni à l'éjecteur 12 se comporte comme un 12 during the pyrolysis and are introduced into the combustion chamber 15, with the air supplied to the ejector 12, the air supply of which is regulated so as to produce a fuel mixture in which the air supplied to the ejector 12 behaves like a
support de combustion et les gaz pyrolytiques se com- combustion support and the pyrolytic gases
portent comme un combustible. A l'intérieur de la chambre 15 de combustion, le mélange gazeux est brûlé, conformément à l'invention, dans un brûleur 15a afin de produire un courant de gaz de combustion à une température de 1000-1100 C. Conformément à l'invention, ce courant est ensuite introduit, au moyen d'un conduit 16 et en sens opposé à celui des boues, dans la cavité , o une partie de sa chaleur est cédée aux boues par édhange de chaleur, à travers ladite surface 7 d'échange de chaleur, entre les gaz se trouvant à l'intérieur de la cavité 5 et les boues se trouvant bear as fuel. Inside the combustion chamber, the gas mixture is burnt, according to the invention, in a burner 15a to produce a flue gas stream at a temperature of 1000-1100 C. In accordance with the invention this stream is then introduced, by means of a conduit 16 and in the opposite direction to that of the sludge, into the cavity, where part of its heat is transferred to the sludge by heat exchange, through said exchange surface 7 of heat, between the gases inside the cavity 5 and the sludge lying
à l'intérieur du four 2. Les gaz de combustion intro- inside the oven 2. The combustion gases introduced
duits dans la cavité 5 sont ensuite évacués,. à une température d'environ 100 C, à travers l'évacuation 20 et ils sont partiellement -recyclés vers l'aval à partir de la chambre 15 de combustion pour régler la température régnant à l'intérieur de la cavité 5. Dans le cas o la chaleur introduite n'est pas suffisante pour permettre la pyrolyse, les gaz de combustion produits par brûlage des gaz évacués du in the cavity 5 are then evacuated. at a temperature of about 100 C, through the evacuation 20 and they are partially recirculated downstream from the combustion chamber 15 to adjust the temperature inside the cavity 5. In the case the heat introduced is not sufficient to allow pyrolysis, the combustion gases produced by burning the gases discharged from the
four 2 sont complétés avec des gaz de combustion pro- furnace 2 are supplemented with flue gases
duits par brûlage d'un combustible liquide ou gazeux normal à l'intérieur du brûleur 25, les gaz résultants by burning a normal liquid or gaseous fuel within the burner 25, the resulting gases
étant mélangés aux gaz pyrolytiques brûlés à l'inté- being mixed with the pyrolytic gases burned within the
rieur de la chambre 15 de combustion et introduits, avec ces derniers, dans la cavité 5, assurant ainsi constamment un apport suffisant de chaleur. Pendant le démarrage de l'installation, les gaz de combustion pour amorcer le processus de pyrolyse sont évidemment fournis exclusivement par le brûleur 25. Cependant, une fois que le procédé a commencé, il produit des gaz ayant un pouvoir calorifique extraordinaire tel combustion chamber and introduced, with the latter, into the cavity 5, thus constantly ensuring a sufficient supply of heat. During the start-up of the installation, the combustion gases to start the pyrolysis process are obviously provided exclusively by the burner 25. However, once the process has begun, it produces gases having an extraordinary heating value such as
qu'il rende le processus autonome et réduise pratique- to make the process autonomous and reduce practice
ment à zéro la consommation de combustible. La pyrolyse est normalement effectuée à une température comprise entre 300 et 500 C, afin que soient déchargés dans la chambre 8 des cendres et un résidu à forte teneur en carbone. Une conséquence surprenante du procédé mené comme décrit cidessus est que les résidus obtenus à partir de boues activées présentent une capacité d'adsorption relativement élevée, c'est-à-dire assez zero fuel consumption. The pyrolysis is normally carried out at a temperature between 300 and 500 C, so that discharged into the chamber 8 of the ash and a high carbon residue. A surprising consequence of the process carried out as described above is that the residues obtained from activated sludge have a relatively high adsorption capacity, i.e. enough
élevée pour pouvoir être utilisés, sans autre traite- to be used without further treatment.
ment, comme milieu filtrant. Il est encore plus important as a filter medium. It is even more important
de.noter qu'ils présentent des caractéristiques physiques et diinmi- note that they have physical and dietary characteristics
ques leur permettant d'être activés d'une manière connue, en particulier en étant chauffés à environ enabling them to be activated in a known manner, in particular by being heated to approximately
900 0C dans du bioxyde de carbone, pour donner un pro- 900 ° C. in carbon dioxide, to give a
duit ne différant en aucun point du meilleur charbon duit not differing in any respect from the best coal
activé. Cette activation peut être effectuée à l'inté- activated. This activation can be carried out
rieur de la chambre collectrice 8 elle-même, la chaleur in the collector chamber 8 itself, the heat
nécessaire étant fournie par les mêmes gaz de combus- necessary being supplied by the same fuel gases
tion produits à l'intérieur de la chambre 15, lesquels gaz peuvent être introduits dans une cavité extérieure (non représentée) située sur la chambre 8, similaire à la cavité 5, avant de passer dans la jupe 6. Dans ce cas aussi, le procédé est étonnamment autonome, ou presque, par le fait que les boues sont finalement transformées en gaz de combustion non contaminants (bioxyde de carbone et eau) et en un produit d'une certaine valeur, qui peut être commercialisé ou utilisé dans l'installation d'épuration produisant les boues, produced inside the chamber 15, which gases can be introduced into an external cavity (not shown) located on the chamber 8, similar to the cavity 5, before passing into the skirt 6. In this case also, the The process is surprisingly autonomous, or almost so, in that the sludge is finally converted into non-contaminating combustion gases (carbon dioxide and water) and into a product of some value, which can be marketed or used in the installation. purification plant producing the sludge,
à la place du carbone activé normalement utilisé. instead of the activated carbon normally used.
Les énormes avantages économiques et prati- The enormous economic and practical benefits
ques de l'invention ressortiront de la description invention will emerge from the description
suivante, ainsi que du fait que le procédé décrit en référence à la figure 1 peut être mis en oeuvre following, as well as the fact that the method described with reference to FIG. 1 can be implemented
tout aussi bien sur d'autres types d'installations. just as well on other types of installations.
L'invention sera donc encore décrite sous les formes The invention will therefore still be described in the forms
suivantes de réalisation données à titre de démonstra- following implementation steps as a demonstration
tion.tion.
EXEMPLE 1 - Composition de gaz pyrolytiques. EXAMPLE 1 - Composition of pyrolytic gases
g de boues ayant une composition moyenne telle qu'indiquée dans le tableau ont été traités dans un réacteur de laboratoire. Au lieu d'être brûlés, les gaz pyrolytiques résultants ont été collectés et analysés, comme l'a été également le résidu sec produit dans le réacteur. La composition de la phase organique du condensat a été calculée comme étant la différence entre les boues et la somme des gaz, des matières solides et de l'eau, comme indiqué dans le tableau. Le processus de pyrolyse a été répété à différentes températures et la composition gazeuse combustible des gaz pyrolytiques analysée comme indiqué Sludges having an average composition as indicated in the table were processed in a laboratory reactor. Instead of being burned, the resulting pyrolytic gases were collected and analyzed, as was the dry residue produced in the reactor. The composition of the organic phase condensate was calculated as the difference between the sludge and the sum of gases, solids and water, as shown in the table. The pyrolysis process was repeated at different temperatures and the fuel gas composition of the pyrolytic gases analyzed as indicated
sur le graphique de la figure 5.on the graph of Figure 5.
TABLEAUBOARD
Composition des boues C H N 0 Cen-Sludge composition C H N 0 Cen-
dres Boues séchées 36,8 4,9 6,9 34,2 17,1 solides 15,5 0,4 2,3 7,7 17,1 dried mud 36.8 4.9 6.9 34.2 17.1 solids 15.5 0.4 2.3 7.7 17.1
Produits de cond. 16,9 4,0 4,6 19,9 -- Cond. Products 16.9 4.0 4.6 19.9 -
a,5pyrolysehas 5pyrolyse
Egaz 4,4 0,5 - 6,7 --Egaz 4,4 0,5 - 6,7 -
1 21 2
EXEMPLE 2 - Capacité d'adsorption du résidu. EXAMPLE 2 - Capacity of adsorption of the residue
Le résidu sec des boues traitées dans l'exemple 1 a été activé dans un four, dans un courant de bioxyde de carbone, à des températures de 870 et 920 C pendant 15, 20, 30 et 40 minutes chacune. Les isotherme d'adsorption du bleu de méthylène du résidu activé et d'un carbone activé de type "Pittsburgh Filtrasob F440" ont ensuite été essayés pour donner The dry residue of the sludge treated in Example 1 was activated in a furnace, in a carbon dioxide stream, at temperatures of 870 and 920 C for 15, 20, 30 and 40 minutes each. The methylene blue adsorption isotherms of the activated residue and activated carbon of the "Pittsburgh Filtrasob F440" type were then tested to give
les résultats indiqués sur la figure 6. the results shown in Figure 6.
Il va de soi que de nombreuses modifica- It goes without saying that many changes
tions peuvent être apportées au procédé et à l'instal- may be made to the process and the installation
lation décrits et représentés sans sortir du cadre described and represented without departing from
de l'invention.of the invention.
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