JP2007536084A

JP2007536084A - Suspension dewatering method

Info

Publication number: JP2007536084A
Application number: JP2007513103A
Authority: JP
Inventors: アーンリンダール
Original assignee: アーンリンダール
Priority date: 2004-05-10
Filing date: 2005-05-08
Publication date: 2007-12-13
Also published as: SE0401234L; SE0401234D0; CN1980865A; SE527884C2; RU2006142558A; WO2005108314A1

Abstract

本発明は、サスペンションの脱水方法に関し、特には比較的低い有機物質濃度を有するサスペンションの脱水、または１５％未満の乾燥固体含有量を有するサスペンションの脱水に関する。本発明の特徴は、濃縮が起こるときに、脱水促進薬剤を同時にサスペンションに混合することである。有機物質の濃度を増大させる物質の例としては、おがくず、好ましくは粉砕されたポリウレタンである合成物質、粉砕されたピートまたは粉砕された樹皮である。添加剤の重量比率は、有機物質の合計重量の少なくとも５重量％、好ましくは少なくとも１０重量％である。同時の脱水および混合は、公知の脱水機構を利用して行うことができる。その例としては水抽出スクリューがあげられる。物質の部分的な脱水の後に、固形物含有量を４５％以上とするために、さらなる脱水のためにプレスに移動される。 The present invention relates to a method for dewatering a suspension, and more particularly, to dewatering a suspension having a relatively low organic substance concentration, or dewatering a suspension having a dry solid content of less than 15%. A feature of the present invention is that the dehydration promoting agent is simultaneously mixed into the suspension when concentration occurs. Examples of substances that increase the concentration of organic substances are sawdust, a synthetic substance, preferably ground polyurethane, ground peat or ground bark. The weight ratio of the additives is at least 5% by weight, preferably at least 10% by weight of the total weight of the organic material. Simultaneous dehydration and mixing can be performed using a known dehydration mechanism. An example is a water extraction screw. After partial dehydration of the material, it is transferred to the press for further dehydration to bring the solids content to 45% or more.

Description

本発明はサスペンションの脱水手順に関し、特には、有機物濃度が比較的低いサスペンションの脱水手順に関する。脱水は公知の脱水装置の補助によって行なわれる。濃縮と同時に、サスペンションは、乾燥固形分を増加させることができる物質と混合される。 The present invention relates to a suspension dehydration procedure, and more particularly, to a suspension dehydration procedure with a relatively low organic concentration. Dehydration is performed with the aid of a known dehydrator. Simultaneously with concentration, the suspension is mixed with a substance that can increase dry solids.

先行技術
一般に、液体の除去のための機械的な濃縮は、蒸発と比較して、液体を除去するための経済的観点から見て、はるかにコスト効率の良い方法である。液体含有物質の濃縮、または部分的な脱水は、様々な方法で行なうことができる。低濃度の物質の場合、それは、乾燥固形分に対して大量の液体を取り扱うことを意味し、慣習的に遠心分離機またはドラムフィルタを使用している。したがって、廃水浄化プラントからのスラッジをいわゆるデカンティング遠心分離機中で濃縮し、それにより２０％から３０％の範囲の固形分とすることが比較的一般的であった。パルプおよび製紙業界では、乾燥物含量７−２０％まで部分的に脱水するためにドラムフィルタを使用するのが普通であった。ドラムフィルタの１つの変形ではダブルワイヤの機械を構成する。そのような機械では、サスペンションは２つのエンドレスワイヤ間を移動される。パルプの濃縮では比較的高い乾燥物含有量（＞４０％）を得ることができる。しかし、都市の廃水浄化プラントからのスラッジの濃縮では３０％を越える乾燥物含有量を達成するのは難しい。前述の脱水メカニズムの使用中に、よりも高い乾燥物含有量レベルに到達するために、異なるタイプのプレスが使用される。それらは、ローラーとスクリューを有するプレスであり、通常プランチに対して作動するプレスであるファイバーの追加が水の除去を容易にすることは公知である。すなわち、それは、米国特許４，５５９，１４３に示され、ポリマーと長いファイバーとの組み合わせ使用を開示する。更に、たとえば、廃水浄化プラントにおける希釈されたスラッジサスペンションの遠心分離の前に、液体のポリマーを加えることが有用であることは公知である。 Prior art In general, mechanical concentration for removal of liquid is a much more cost effective method for removing liquid compared to evaporation. Concentration or partial dehydration of the liquid-containing material can be performed in various ways. In the case of low concentrations of material, it means handling large amounts of liquid to dry solids and customarily uses centrifuges or drum filters. It was therefore relatively common to concentrate sludge from a wastewater purification plant in a so-called decanting centrifuge, thereby resulting in a solid content in the range of 20% to 30%. In the pulp and paper industry, it was common to use drum filters to partially dehydrate to a dry matter content of 7-20%. One variation of the drum filter constitutes a double wire machine. In such machines, the suspension is moved between two endless wires. In the pulp concentration, a relatively high dry matter content (> 40%) can be obtained. However, it is difficult to achieve a dry matter content of more than 30% with the concentration of sludge from municipal wastewater purification plants. Different types of presses are used to reach higher dry matter content levels during the use of the aforementioned dewatering mechanism. They are presses with rollers and screws, and it is known that the addition of fibers, which are presses that normally operate against the plant, facilitates the removal of water. That is, it is shown in US Pat. No. 4,559,143 and discloses the combined use of polymer and long fiber. Furthermore, it is known that it is useful to add a liquid polymer, for example, before centrifuging a diluted sludge suspension in a wastewater purification plant.

特許ＳＥ９７０４６５３−６は、セルを「砕き」、チャンネルを形成し、スラッジを「強化する」ことを意図して、おがくずおよび樹皮の追加を推奨する。
スウェーデン特許０２００２１７−８には、機械的脱水による高固形分含量に帰着する手順が記載されている。この手順の助けによって、スラッジ中の乾燥物含有量レベルは５０％を超える。物質が脱水メカニズムに移動される前に、該物質は粒子形状の１つ以上の添加剤であって、直径２ｍｍまたは対応するスクリーン幅のパルプストレーナ（スクリーン）を通ることにより定義される微粒子であるものが加えられ、添加剤の全重量が少なくとも４０重量％にされる。 Patent SE 9704653-6 recommends the addition of sawdust and bark with the intention of “breaking” the cells, forming channels and “strengthening” the sludge.
Swedish patent 0200227-8 describes a procedure that results in a high solids content by mechanical dehydration. With the aid of this procedure, the dry matter content level in the sludge exceeds 50%. Before the material is transferred to the dewatering mechanism, the material is one or more additives in the form of particles that are fine particles defined by passing through a pulp strainer (screen) with a diameter of 2 mm or corresponding screen width. And the total weight of the additive is at least 40% by weight.

先行技術の欠点
多くの装置の欠点は、それらが本質的な圧縮に物質を暴露するということである、それは、物質および機械設備の部品に損傷を与え得る。設備について、大きな機械的な圧力はワイヤ、プレスフェルトなどを損傷する。消耗を増加させることはワイヤまたはフェルトの破損に帰着する場合がある。プレスロールも損傷を受ける場合がある。更に、より多くのエネルギーがそれぞれの動作圧力の増加に必要である。さらに、電気的なエネルギーが通常必要なので、より高いエネルギー消費量は、自然環境上に負の効果を与える。エネルギーは、化石燃料などの燃焼によって生成されそれはとりわけ二酸化炭素の排出に帰着する。 Disadvantages of the prior art A drawback of many devices is that they expose the material to intrinsic compression, which can damage materials and parts of machinery. For equipment, large mechanical pressure damages wires, press felt, and the like. Increasing wear can result in wire or felt breakage. The press roll may also be damaged. Furthermore, more energy is required for each increase in operating pressure. In addition, higher energy consumption has a negative effect on the natural environment, as electrical energy is usually needed. Energy is generated by combustion, such as fossil fuels, which results in, among other things, carbon dioxide emissions.

遠心分離機での廃水浄化プラントからのスラッジを濃縮した後に、乾燥物含有量がおよそ２５％を超過する場合（まれである）、物質を移すことは難しい。遠心分離機の別の欠点は高い投資コストと、それらの比較的低い能力である。スクリュープレスは比較的高い乾燥物含有量を与える。しかし、それらは絞り出される水が、濃縮されるべき物質を多量に含んでいるという欠点を通常有している。これは比較的大きな穴で穿孔されるか、またはスクリーンである壁を有するプレスに起因する。一般的な型のドラムフィルタは、物質の最小の損失を与える。言いかえれば、濾液は比較的きれいである。しかしながら、ドラムフィルタの本質的な短所はこの装置が与える低い乾燥物含有量である。プレスシリンダーを備えたドラムフィルタでさえ、高い乾燥物含有量は達成されない。 After concentrating sludge from a wastewater purification plant in a centrifuge, it is difficult to transfer material if the dry matter content exceeds approximately 25% (rare). Another disadvantage of centrifuges is their high investment costs and their relatively low capacity. Screw presses give a relatively high dry matter content. However, they usually have the disadvantage that the squeezed water contains a large amount of material to be concentrated. This is due to presses with walls that are perforated with relatively large holes or are screens. A common type of drum filter gives the least loss of material. In other words, the filtrate is relatively clean. However, the essential disadvantage of drum filters is the low dry matter content that this device provides. Even a drum filter with a press cylinder does not achieve a high dry matter content.

本発明の説明
本発明によれば、脱水されるサスペンションは、粒子形状の固形物（今後は薬剤と呼ばれる）と一緒に混合される。そのような薬剤はポリマーなどで構成され、たとえば、１ｋｇ／ｄｍ^３よりも小さい低密度または低い容積密度を有するポリウレタンである。ポリウレタンはカルバミド酸エステル（一般式ＲＯ．ＣＯ．ＮＨ_２）の複合材料である。この種のエチルエステルは通常ウレタンと命名され、そのようなウレタンは例えば古い冷凍装置または冷蔵庫で断熱材として使用されているものから再利用することができる。本発明においては、再生セルロース（酢酸セルロースシルク、「ＷＥＴＴＥＸ−フォーム」）、おがくず、澱粉、およびアシやわらなどの植物を加えることができる。泥炭、樹皮および微粉砕されたストロープラントも加えることができる。本発明の好ましい実施態様によれば、可能であれば、薬剤の微粒子の濃縮のための分離（ふるい）によって選別する前に、薬剤は比較的小さな粒子状物質に寸断され粉砕されなければならない。薬剤の所望の粒径は、１つ以上の段階でふるいにかけることによって最適に達成される。したがって、たとえば、震動ふるい、振動ふるいまたはいわゆるエアセパレータのような公知のふるい装置を使用することができる。 DESCRIPTION OF THE INVENTION According to the present invention, a suspension to be dewatered is mixed together with a particulate solid (hereinafter referred to as a drug). Such an agent is composed of a polymer or the like, for example, a polyurethane having a low density or a volume density lower than 1 kg / dm ³ . Polyurethane is a composite material of the carbamic acid ester (Formula RO.CO.NH _2). This type of ethyl ester is usually named urethane, and such urethane can be reused, for example, from those used as insulation in old refrigeration equipment or refrigerators. In the present invention, plants such as regenerated cellulose (cellulose acetate silk, “WETEX-form”), sawdust, starch, and reed straw can be added. Peat, bark and finely ground straw plant can also be added. According to a preferred embodiment of the present invention, if possible, the drug must be chopped and crushed into relatively small particulate matter before sorting by separation (sieving) for concentration of the drug fines. The desired particle size of the drug is optimally achieved by sieving in one or more stages. Thus, it is possible to use known sieving devices, such as, for example, a vibrating screen, a vibrating screen or a so-called air separator.

薬剤重量比率は大きな範囲で変化することができる。経済的視点から見て、しかしながら、薬剤のできるだけ低い比率が望ましい。結果を達成するために、少なくとも５％、および好ましくは１０重量％以上が必要とされる。あるケースでは、濃縮後にブリケット、顆粒またはペレットを生産することが有利なことがある。ここで、スウェーデン特許ＳＥ９９０４３１３−５の中で使用される方法を利用することができる。 The drug weight ratio can vary over a large range. From an economic point of view, however, the lowest possible proportion of drug is desirable. In order to achieve the result, at least 5% and preferably more than 10% by weight is required. In some cases it may be advantageous to produce briquettes, granules or pellets after concentration. Here, the method used in the Swedish patent SE 9904313-5 can be used.

本発明の本質的で特徴的な態様は、上記の薬剤の混合が、濃縮とともに一体化した工程として行われることである。これは、たとえばスラッジのような、比較的低い物質濃度を有する液体の濃縮に関する。したがって、目標は、０．５％から１５％の間の、固形物の濃度を有するサスペンションを濃縮することである。 An essential and characteristic aspect of the present invention is that the mixing of the above drugs is performed as an integrated process with concentration. This relates to the concentration of liquids having a relatively low substance concentration, for example sludge. The goal is therefore to concentrate suspensions with a solids concentration between 0.5% and 15%.

混合および濃縮手順の一体的な組み合わせは、公知の装置の使用により行なうことができる。したがって、スパイラルの援助によって液体と物質を移動する、コアを有するスクリュー水抽出器またはコアのない水抽出器のどちらも使用することができる。原理的には、チューブがスクリューまたはスパイラルを巻き、そのエンベロープ表面上に開口を有する。エンベロープ表面の外側または内側はプラスチックまたは鋼のワイヤで覆われることができる。さらに異なる構成の脱水装置は、中央のアクセルに接続された、回転するパドルまたはピンを備えた脱水装置である。 An integral combination of mixing and concentration procedures can be performed through the use of known equipment. Thus, either a screw water extractor with a core or a water extractor without a core that moves liquids and materials with the aid of a spiral can be used. In principle, a tube winds a screw or spiral and has an opening on its envelope surface. The outside or inside of the envelope surface can be covered with a plastic or steel wire. Yet another configuration of dewatering apparatus is a dewatering apparatus with rotating paddles or pins connected to a central accelerator.

先行技術にかかる実施例
製紙工場の生物学的精製処理からのサスペンション状のファイバーを含むスラッジは、そのエンベロープ表面が０．２ｍｍの直径の穴を有するスクリュー水抽出器に転送された。ここで、水はエンベロープ表面上で穴から絞り出された。これにより濃度が１．３％から１２．６％まで濃縮された。スクリュー水抽出器の穴を通り抜けた濾液は、望ましくない濃度の有機物を有していた。すなわち、濾液は、水１リットル当たり３グラム（乾燥物含有量）の有機物を含んでいた。その後、スクリュー水抽出器からの濃縮されたスラッジはプレスに転送された。その詳細は特許０００４５５７−２に記載されている。このプレスでの圧縮の後、スラッジは、１７．６％の乾燥物含有量となった。 Prior Art Examples Sludge containing suspended fibers from a paper mill biological purification process was transferred to a screw water extractor whose envelope surface had a 0.2 mm diameter hole. Here, water was squeezed out of the hole on the envelope surface. This concentrated the concentration from 1.3% to 12.6%. The filtrate that passed through the holes in the screw water extractor had an undesirable concentration of organics. That is, the filtrate contained 3 grams (dry matter content) of organic matter per liter of water. The concentrated sludge from the screw water extractor was then transferred to the press. Details thereof are described in Japanese Patent No. 0004557-2. After compression in this press, the sludge had a dry matter content of 17.6%.

本発明にかかる実施例
先行技術にかかる実施例と同様に、製紙工場の生物学的精製処理からのサスペンション状のファイバーを含んでいるスラッジは、そのエンベロープ表面が０．２ｍｍの直径の穴を有するスクリュー水抽出器に転送された。スクリュー水抽出器の入口では、製材工場からのおがくずが加えられた。おがくずはふるいにかけられて分離されたおがくずであった。ふるいにかけられたおがくずは６４重量％含まれ、直径２ｍｍの穴を有するふるいを通過することにより定義される、細かなものであった。おがくずは、４３％の乾燥物含有量を有していた。 Example According to the Invention Similar to the example according to the prior art, a sludge containing suspension-like fibers from a paper mill biological purification process has a 0.2 mm diameter hole in its envelope surface. Transferred to screw water extractor. Sawdust from the sawmill was added at the inlet of the screw water extractor. The sawdust was sieved and separated. The sawdust contained 64% by weight and was fine, defined by passing through a sieve having a 2 mm diameter hole. Sawdust had a dry matter content of 43%.

実験中に、おがくずとファイバースラッジサスペンションの間の驚くほど完全な混合が達成された。さらに驚くべきことはおがくずの添加が提供した有効な濃縮だった。スクリュー水抽出器出口から取られたサンプルでは、２４％の乾燥固形分が達成された。６時間の間に得られた無作為標本中のおがくずの重量比率は平均４１％で、幅は＋／−３重量％であった。これは、スクリュー水抽出器の初期の相では乾燥物含有量がおよそ１４％に達したことを意味する。言いかえれば、乾燥物含有量は脱水硬化により、およそ１４％から２４％に増加された。 During the experiment, surprisingly complete mixing between sawdust and fiber sludge suspension was achieved. Even more surprising was the effective concentration provided by the sawdust addition. In the sample taken from the screw water extractor outlet, 24% dry solids was achieved. The weight ratio of sawdust in the random samples obtained during 6 hours averaged 41% and the width was +/− 3% by weight. This means that in the initial phase of the screw water extractor, the dry matter content has reached approximately 14%. In other words, the dry matter content was increased from approximately 14% to 24% by dehydration curing.

見出された別の肯定的な効果は、スクリュー水抽出器から排出される濾液が驚くほど清浄だったということである。この観察は濾液の分析によって確認された。濾液は、液体１リットル当たり０．８グラムだけの固体有機物の含有量であった。（それは液体１リットル当たり０．８グラムだけの乾燥物含有量を示した）。スクリュー水抽出器からのおがくず、ファイバーおよびスラッジの濃縮された混合物は、先行技術にかかる実施例で使用されたのと同じプレスに運ばれた。プレスに入る時の比較的高い初期乾燥固形分（２４％）にも拘わらず、プレスからの驚くほど多量な水の流れが観察された。更に、濾液は事実上完全に透明だった。それは水１リットル当たり０．１２グラムだけの物質量を有する濾液によって確認された。プレスからの比較的良好な液体の流れのために、５１．２％の高い乾燥物含有量レベルが達成された。 Another positive effect found is that the filtrate discharged from the screw water extractor was surprisingly clean. This observation was confirmed by analysis of the filtrate. The filtrate had a solid organic content of only 0.8 grams per liter of liquid. (It showed a dry matter content of only 0.8 grams per liter of liquid). The concentrated mixture of sawdust, fibers and sludge from the screw water extractor was conveyed to the same press used in the prior art examples. Despite the relatively high initial dry solids (24%) when entering the press, a surprisingly large flow of water from the press was observed. Furthermore, the filtrate was virtually completely transparent. It was confirmed by a filtrate having a mass of only 0.12 grams per liter of water. Due to the relatively good liquid flow from the press, a high dry matter content level of 51.2% was achieved.

利点
本発明によって、より高いレベルの固形分を達成することが可能なので、エネルギーを節約することが可能である。更に、化石燃料の消費が低減できるので、エネルギーの低下の結果、環境によい。そのため、二酸化炭素の放出を顕著に減じることができる。理論的には、１トンのオーブンで乾燥されたスラッジ当たり１ｍ^３の水分の減少は、２００ｋｇの排出二酸化炭素（ＣＯ_２）の低減に帰着する。本発明によれば、水分量は、１トンのオーブンで乾燥されたスラッジ当たりほぼ３ｍ^３の減少される。言いかえれば、本発明は１トンのスラッジ当たりおよそ６００ｋｇの、環境に有害なＣＯ_２の低減をもたらす。スウェーデンでは、毎年、百万ｍ３（トン）の水分量の、オーブンで乾燥されるほぼ２０００００トンのスラッジが生産される。本発明が完全に適用される場合、排出ＣＯ_２を１年当たり１０００００トン低減できる可能性がある。
Advantages With the present invention, it is possible to achieve higher levels of solids, thus saving energy. Furthermore, since the consumption of fossil fuel can be reduced, it is good for the environment as a result of the reduction in energy. Therefore, carbon dioxide emission can be significantly reduced. Theoretically, a 1 m ³ reduction in moisture per sludge dried in a 1 ton oven results in a reduction of 200 kg of emitted carbon dioxide (CO ₂ ). In accordance with the present invention, the moisture content is reduced by approximately 3 m ³ per sludge dried in a one ton oven. In other words, the present invention provides an environmentally harmful reduction of CO ₂ of approximately 600 kg per ton of sludge. In Sweden, approximately 200,000 tonnes of sludge are produced each year, with a moisture content of 1 million m3 (tons), which is oven dried. When the present invention is fully applied, there is a possibility that the emission CO ₂ can be reduced by 100,000 tons per year.

Claims

A method for discharging liquid from a substance composed of organic matter such as sludge from a wastewater purification plant or sludge from a papermaking plant, wherein a dehydration promoting agent in the form of solid particles is transferred to a movable member such as a screw, pin or paddle A method characterized in that it is simultaneously added during concentration in a dehydrator comprising, mixed with a liquid cogent material, and then the mixture is transferred to another dewatering step comprising a press.

The method according to claim 1, wherein the dehydration promoting agent comprises sawdust.

3. A method according to claim 1 or 2, characterized in that the dehydration-promoting agent is composed of a synthetic substance, in particular composed of crushed polyurethane.

The method according to claim 1 or 2, characterized in that the dehydration promoting agent is composed of crushed bark.

The method according to claim 1 or 2, characterized in that the dehydration promoting agent is composed of ground peat.

7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the dehydration promoting agents can be freely mixed with each other.

The method according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the weight ratio of the dehydration promoting agent to the total weight of the dry sludge produced is at least 10% by weight.