WO2000009454A1 - Dispositif de deshydratation des boues - Google Patents

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Jean-Pierre Virecoulon
André Haubry
Nguyen Quang Tuan
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    • C02F11/147—Treatment of sludge; Devices therefor by de-watering, drying or thickening with addition of chemical agents using organic substances

Definitions

  • the present invention relates generally to a device intended to ensure the dewatering of sludge originating in particular from the treatment of waste water, and it relates more particularly to the conditioning of sludge in a sludge dewatering system using a filter hurry.
  • a conventional sludge dewatering system by filter press comprises, schematically three parts corresponding to these three phases.
  • Figure 1 of the accompanying drawings there is shown very schematically an embodiment of a conventional sludge dewatering system from a wastewater treatment station.
  • reference 1 designates the basin from which the sludge to be dewatered is extracted, on the site of the wastewater treatment plant.
  • the sludge to be dewatered is extracted from this station continuously or discontinuously by means of a pump 2.
  • the high dryness of the sludge is obtained using a thickening system which comprises on the one hand, a apparatus 3 implementing a solid-liquid separation process by flotation with dissolved air and a sludge storage tank 4, this tank being necessary because the floated sludge must be continuously extracted while the devices located downstream operate discontinuously.
  • the storage tank 4 is dimensioned so as to store the volume of sludge extracted during a weekend and it is equipped with a stirring means in order to avoid any settling or evolution of the sludge.
  • the thickening system described above can be replaced, in a known manner, by a mechanical thickening device, with or without a sludge storage tank.
  • the conventional dewatering installation then comprises a part ensuring the conditioning of the thickened sludge and which consists of a series of tanks such as 5, 6 supplied with thickened sludge coming from the storage tank 4 by means of a eccentric rotor sludge 8.
  • the conditioning tanks 5, 6 are equipped with stirring systems and they are intended to ensure the mixing of the sludge with suitable reagents in order to facilitate dewatering.
  • these reagents are polyelectrolytes, lime, ferric chloride, etc.
  • two reagents are used: firstly a mineral reagent, then either an organic polymer or a mineral reagent, the preparation and storage conditions being different for the latter which require different conditioning tanks.
  • the mixing tanks 5 and 6 feed a buffer tank 7 provided with a stirring system.
  • the final dehydration is carried out in a pressure filtration device in sealed chambers, called a press filter, generally designated by the reference 9 and which is supplied with thickened sludge and conditioned from the buffer tank 7, by means of a volumetric slurry pump 10.
  • the filter press 9 allows to obtain a high dryness. It operates discontinuously (in batches or “pressed” successively) and it requires the intervention of personnel. This filter press is therefore only used during working hours, which has a major drawback.
  • the present invention proposes to provide a new sludge conditioning device in which the latter is extracted from the treatment plant as a function of the demand of the dewatering system, that is to say the filter press.
  • the device according to the invention is produced so as to make it possible to eliminate the intermediate storage of thickened sludge (basin 4) and to simplify the mixing part by eliminating the mixing basins 5 and 6 and in addition to reduce the size of the devices, by particularly in the thickening part, and therefore to reduce the size of the premises and their annexes (ventilation, heating and deodorization devices in particular).
  • the invention makes it possible to switch from a mineral reagent to an organic polymer and to reduce the duration of the "presses" of the filter press.
  • the present invention relates to an on-line dewatering device for sludge coming from a wastewater treatment plant comprising a sludge thickening means, a means intended for mixing the sludge with reagents facilitating dewatering and a means for dewatering thickened sludge, produced in the form of a filter press, this device being characterized in that:
  • the thickening means consists of a drainage system designed so as to obtain thickened sludges having a concentration of the order of 50 grams per liter;
  • the sludge mixing means consists of a hydraulic device comprising a system for narrowing the passageway for thickened sludge, produced in particular in the form of a venturi or a diaphragm and of at least one static mixer cyclonic.
  • the drainage system ensuring the thickening of the sludge can be produced in accordance with the provisions claimed in French patent 96 12072 published under No. 2,754,191, that is to say produced in the form of '' a flat and fixed drip grid, onto which the sludge is fed continuously, the latter being scraped permanently by a scraping system with flexible blades, the drip grid being made up of a plurality of bars, the air gaps vary along their length.
  • FIG. 1 is a schematic representation of the sludge dewatering installation, of the conventional type, discussed above and,
  • FIG. 2 shows also schematically, an embodiment of the installation according to the present invention.
  • the sludge to be dewatered is extracted from basin 1 of the wastewater treatment station, by a pump. extraction 2 and they are delivered by means 11 which ensures the thickening of the sludge until a solid matter concentration of the order of 50 grams is obtained per liter.
  • the means 11 is constituted, for example, by a drip grid produced according to the provisions of the French patent mentioned above or by a drip table or by any other system equivalent.
  • the thickened sludge then feeds the mixing means according to the present invention, by means of a sludge pump 12 with an eccentric rotor.
  • these mixing means comprise a venturi 16 provided with means 13 for injecting reagents (for example ferric chloride) and a cyclonic static mixer 14 provided with means 15 for injecting reagents (for example polyelectrolytes or lime). It is possible, without departing from the scope of the present invention, to replace the venturi with a diaphragm or by any other means allowing the passage of thickened sludge to be narrowed.
  • the dewatering of the sludge is then carried out using a filter press 9, as in the conventional installation illustrated in FIG. 1.
  • a filter press 9 as in the conventional installation illustrated in FIG. 1.
  • the thickened sludge coming from the mixing means 16, 14 and feeding a buffer tank. 17 are delivered to the press filter 9 via the volumetric feed pump 10. It will be noted that since the press filter 9 is fed by a thickened sludge of higher concentration than in conventional installations, the press filter is of smaller dimensions.

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Abstract

Dispositif de déshydratation et de conditionnement des boues provenant d'une station d'épuration d'eaux résiduaires comportant un moyen d'épaississement des boues, un moyen destiné à mélanger les boues avec des réactifs facilitant la déshydratation et un moyen de déshydratation des boues épaissies, réalisé sous la forme d'un filtre presse, ce dispositif étant caractérisé en ce que: l'extraction des boues de la station d'épuration (1) et leur épaississement sont effectués de manière discontinue en fonction de la demande du filtre presse (9); le moyen d'épaississement est constitué d'un système d'égouttage (11) conçu de façon à obtenir des boues épaissies présentant une concentration en matières solides de l'ordre de 50 grammes par litre et le moyen de mélange des boues et constitué d'un dispositif hydraulique comportant un système (16) assurant un rétrécissement de la voie de passage des boues épaissies et d'au moins un mélangeur statique cyclonique (14).

Description

Dispositif de déshydratation des boues
La présente invention concerne d'une façon générale, un dispositif destiné à assurer la déshydratation des boues provenant notamment du traitement d'eaux residuaires, et elle vise plus particulièrement, le conditionnement des boues dans une filière de déshydratation des boues mettant en oeuvre un filtre presse.
On sait que la destination finale la plus répandue des boues issues des stations de traitement d'eaux residuaires est une mise en décharge ou une incinération. Dans le premier cas, compte-tenu de la réglementation européenne, les boues doivent présenter une siccité minimale de 30% et dans le second cas, il est nécessaire d'obtenir une siccité importante, supérieure à 25%.
On connaît dans l'état antérieur de la technique du traitement des boues, l'utilisation de filtres presses pour réaliser la déshydratation des boues. On peut à cet égard se référer au Mémento Technique de l'Eau, 9ème édition, pages 977 et suivantes. La déshydratation par filtre presse des boues extraites des stations d'épuraton d'eaux residuaires est effectuée en trois phases :
• épaississement des boues permettant d'obtenir des boues épaissies liquides ;
• mélange de ces boues épaissies avec des réactifs favorisant la déshydratation, de manière à préparer les boues pour la phase finale et,
• déshydratation proprement dite.
Dans ces conditions, une filière classique de déshydratation des boues par filtre presse comprend, de façon schématique trois parties correspondant à ces trois phases. Sur la figure 1 des dessins annexés, on a représenté de façon très schématique un exemple de réalisation d'une filière classique de déshydratation des boues provenant d'une station de traitement d'eaux residuaires. Dans cet exemple, la référence 1 désigne le bassin où sont extraites les boues à déshydrater, sur le site de la station d'épuration d'eaux residuaires. Les boues à déshydrater sont extraites de cette station de manière continue ou discontinue par l'intermédiaire d'une pompe 2. La forte siccité des boues est obtenue à l'aide d'un système d'épaississement qui comprend d'une part, un appareil 3 mettant en oeuvre un procédé de séparation solide-liquide par flottation à l'air dissout et un bassin 4 de stockage des boues, ce bassin étant nécessaire car les boues flottées doivent être extraites en continu alors que les dispositifs situés en aval fonctionnent de manière discontinue. Le bassin de stockage 4 est dimensionné de façon à stocker le volume de boues extraites pendant un week-end et il est équipé d'un moyen d'agitation afin d'éviter toute décantation ou évolution de la boue.
Le système d'épaississement décrit ci-dessus peut être remplacé, de manière connue, par un appareil d'épaississement mécanique, avec ou sans bassin de stockage des boues.
L'installation de déshydratation classique comporte ensuite une partie assurant le conditionnement des boues épaissies et qui est constituée d'une série de bassins tels que 5, 6 alimentés en boues épaissies provenant du bassin de stockage 4 par l'intermédiaire d'une pompe à boues à rotor excentré 8. Les bassins de conditionnement 5, 6 sont équipés de systèmes de brassage et ils sont destinés à assurer le mélange des boues avec des réactifs appropriés aux fins de faciliter la déshydratation. De manière connue, ces réactifs sont des polyélectrolytes, de la chaux, du chlorure ferrique, etc. Généralement, on utilise deux réactifs : en premier lieu un réactif minéral, puis, soit un polymère organique, soit un réactif minéral, les conditions de préparation et de stockage étant différentes pour ces derniers qui exigent des bassins de conditionnement différents. Les bassins de mélange 5 et 6 alimentent un bac tampon 7 muni d'un système d'agitation.
La déshydratation finale s'effectue dans un appareil de filtration sous pression en chambres étanches, appelé filtre presse, désigné dans son ensemble par la référence 9 et qui est alimenté en boues épaissies et conditionnées à partir du bac tampon 7, au moyen d'une pompe à boues volumétrique 10. Le filtre presse 9 permet d'obtenir une siccité élevée. Il fonctionne de manière discontinue (par lots ou « pressées » successifs) et il exige l'intervention de personnel. Ce filtre presse n'est donc utilisé que pendant les heures ouvrables, ce qui présente un inconvénient majeur.
Afin de pallier les inconvénients des installations classiques de déshydratation des boues, la présente invention se propose d'apporter un nouveau dispositif de conditionnement des boues dans lequel ces dernières sont extraites de la station d'épuration en fonction de la demande du système de déshydratation, c'est-à-dire du filtre presse.
Le dispositif selon l'invention est réalisé de façon à permettre de supprimer le stockage intermédiaire des boues épaissies (bassin 4) et de simplifier la partie mélange en supprimant les bassins de mélange 5 et 6 et en outre de réduire la dimension des appareils, en particulier dans la partie épaississement, et donc.de diminuer la dimension des locaux et de leurs annexes (dispositifs de ventilation, de chauffage et de désodorisation notamment). En outre, l'invention permet de passer d'un réactif minéral à un polymère organique et de réduire la durée des « pressées » du filtre presse.
En conséquence, la présente invention concerne un dispositif de déshydratation en ligne des boues provenant d'une station d'épuration d'eaux residuaires comportant un moyen d'épaississement des boues, un moyen destiné au mélange des boues avec des réactifs facilitant la déshydratation et un moyen de déshydratation des boues épaissies, réalisé sous la forme d'un filtre presse, ce dispositif étant caractérisé en ce que :
- l'extraction des boues provenant d'épuration et leur épaississement sont effectués de manière discontinue en fonction de la demande du filtre presse ;
- le moyen d'épaississement est constitué d'un système d'égouttage conçu de façon à obtenir des boues épaissies présentant une concentration de l'ordre de 50 grammes par litre ; - le moyen de mélange des boues est constitué d'un dispositif hydraulique comportant un système de rétrécissement de la voie de passage des boues épaissies, réalisé notamment sous la forme d'un venturi ou d'un diaphragme et d'au moins un mélangeur statique cyclonique.
Selon la présente invention, le système d'égouttage assurant l'épaississement des boues peut être réalisé conformément aux dispositions revendiquées dans le brevet français 96 12072 publié sous le n° 2 754 191 , c'est-à-dire réalisé sous la forme d'une grille d'égouttage, plane et fixe, sur laquelle les boues sont amenées en continu, ces dernières étant raclées en permanence par un système de raclage à lames souples, la grille d'égouttage étant constituée d'une pluralité de barreaux dont les entrefers varient sur leur longueur. On peut bien entendu, sans sortir du cadre de l'invention, utiliser un dispositif d'égouttage équivalent permettant d'obtenir des boues épaissies présentant une concentration plus élevée que dans les filières classiques, ce qui permet de réduire, d'une part la quantité de boues liquides à déshydrater et, d'autre part, la quantité de réactifs nécessaires à l'épaississement et devant être mélangés aux boues épaissies.
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description faite ci-après en référence aux dessins annexés sur lesquels :
- la figure 1 est une représentation schématique de l'installation de déshydratation des boues, de type classique, discutée ci-dessus et,
- la figure 2 représente de manière également schématique, un exemple de réalisation de l'installation selon la présente invention.
En se référant à la figure 2, on voit que, comme dans l'exemple de l'installation connu illustré par la figure 1 , les boues à déshydrater sont extraites du bassin 1 de la station de traitement d'eaux residuaires, par une pompe d'extraction 2 et elles sont délivrées au moyen 11 qui assure l'épaississement des boues jusqu'à l'obtention d'une concentration en matières solides de l'ordre de 50 grammes par litre. Ainsi qu'on l'a spécifié ci-dessus, le moyen 11 est constitué, par exemple, par une grille d'égouttage réalisée selon les dispositions du brevet français mentionné ci-dessus ou par une table d'égouttage ou par tout autre système équivalent.
Les boues épaissies alimentent ensuite les moyens de mélange selon la présente invention, par l'intermédiaire d'une pompe à boues 12 à rotor excentré. Dans l'exemple de réalisation illustré par la figure 2, ces moyens de mélange comprennent un venturi 16 muni de moyens 13 d'injection de réactifs (par exemple chlorure ferrique) et un mélangeur statique cyclonique 14 pourvu de moyens 15 d'injection de réactifs (par exemple polyelectrolytes ou chaux). On peut, sans sortir du cadre de la présente invention, remplacer le venturi par un diaphragme ou par tout autre moyen permettant de rétrécir la voie de passage des boues épaissies.
La déshydratation des boues s'effectue ensuite à l'aide d'un filtre presse 9, comme dans l'installation classique illustrée par la figure 1. Ainsi, les boues épaissies provenant des moyens de mélange 16, 14 et alimentant un bac tampon. 17 sont délivrées au filtre presse 9 par l'intermédiaire de la pompe volumétrique d'alimentation 10. On notera qu'étant donné que le filtre presse 9 est alimenté par une boue épaissie de concentration plus élevée que dans les installations classiques, le filtre presse est de dimensions plus réduites.
Parmi les avantages apportés par le dispositif objet de l'invention, on peut citer notamment les suivants :
- conditionnement en ligne, en sortie de l'épaississement ;
- suppression du stockage des boues épaissies avant conditionnement ;
- fonctionnement sans énergie électrique ;
- possibilité de passer, sans modification de l'installation, de l'addition d'un réactif de type organique, tel que notamment un polymère, à un réactif de type minéral ; - possibilité d'utiliser seulement la puissance excédentaire de la pompe d'alimentation du filtre presse.
Il demeure bien entendu que la présente invention n'est pas limitée aux modes de mise en oeuvre décrits et/ou mentionnés ci-dessus mais qu'elle en englobe toutes les variantes entrant dans le cadre de l'invention tel que défini par les revendications annexées.

Claims

REVENDICATIONS
1 - Dispositif de déshydratation et de conditionnement des boues provenant d'une station d'épuration d'eaux residuaires comportant un moyen d'épaississement des boues, un moyen destiné à mélanger les boues avec des réactifs facilitant la déshydratation et un moyen de déshydratation des boues épaissies, réalisé sous la forme d'un filtre presse, ce dispositif étant caractérisé en ce que :
- l'extraction des boues de la station d'épuration (1) et leur épaississement sont effectués de manière discontinue en fonction de la demande du filtre presse (9) ;
- le moyen d'épaississement est constitué d'un système d'égouttage (11) conçu de façon à obtenir des boues épaissies présentant une concentration en matières solides de l'ordre de 50 grammes par litre et, - le moyen de mélange des boues est constitué d'un dispositif hydraulique comportant un système (16) assurant un rétrécissement de la voie de passage des boues épaissies et d'au moins un mélangeur statique cyclonique (14).
2. Dispositif selon la revendication 1 , caractérisé en ce que le système (16) assurant un rétrécissement de la voie de passage des boues épaissies est réalisé sous la forme d'un venturi.
3. Dispositif selon la revendication 1 , caractérisé en ce que le système (16) assurant un rétrécissement de la voie de passage des boues épaissies est réalisé sous la forme d'un diaphragme.
4. Dispositif selon la revendication 1 , caractérisé en ce que ledit système d'égouttage (11) est réalisé sous la forme d'une grille d'égouttage, plane ou fixe, sur laquelle les boues sont amenées en continu, ces dernières étant raclées en permanence par un système de raclage à lames souples, ladite grille étant constituée d'une pluralité de barreaux dont les entrefers varient sur leur longueur.
5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ledit système (16) assurant le rétrécissement de la voie de passage des boues épaissies, notamment un venturi ou un diaphragme, est muni de moyens (13) d'injection de réactifs de déshydratation.
6 - Dispositif selon la revendication 1 , caractérisé en ce que le ou lesdits mélangeurs statiques cycloniques sont munis de moyens (15) d'injection de réactifs.
7 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les réactifs sont du type organique.
8 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les réactifs injectés sont du type minéral.
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