WO2020074448A1 - Procede ameliore de deshydratation de boues assistee par reactif floculant - Google Patents

Procede ameliore de deshydratation de boues assistee par reactif floculant Download PDF

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WO2020074448A1
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flocculating reagent
reagent
upstream
dewatering
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Malik Djafer
Cédric CRAMPON
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Veolia Water Solutions & Technologies Support
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    • C02F2303/26—Reducing the size of particles, liquid droplets or bubbles, e.g. by crushing, grinding, spraying, creation of microbubbles or nanobubbles

Definitions

  • the field of the invention is that of the treatment of sludges, whether or not they contain organic matter.
  • the invention relates in particular to the treatment of sludge from treatment plants, whether or not mixed with other waste, as well as that of sludge from processes for the production of drinking water or sludge from other industrial processes.
  • the invention relates to a process for dewatering sludge, whatever its origin, using an injection of flocculating reagent, such as a polymer, into it.
  • flocculating reagent such as a polymer
  • dryness of the sludge is meant the percentage by mass of dry matter that they contain.
  • sludge is a fluid composed of a mixture of mineral matter and water, and chemical residue when it comes from industry, and where appropriate organic matter. The dryness of the sludge is calculated by establishing the mass ratio between the mass of the dry matter and the total mass of the sludge.
  • This sludge can in particular come from processes for the purification of water or from processes for treating domestic or industrial effluents.
  • dehydration processes can be implemented using various equipment (centrifuges, drums, tables, tray filters, belt filters, etc.), and use suitable flocculating and / or coagulating reagents which make it possible to promote the separation of water from the rest of the sludge in the equipment in question.
  • FR3030485A1 a process for dewatering sludge assisted by flocculating reagent comprising an injection of flocculating reagent into the sludge and a step for dewatering the sludge which comprises a preliminary step consisting in mixing the sludge so as to deconstruct it and to suppress its viscosity.
  • Such a preliminary step is effective in increasing the affinity of the sludge for the flocculating reagent and correspondingly increasing the efficiency of the latter within the dewatering equipment. This thus makes it possible to reduce the doses of flocculating reagent which have to be used in order to obtain a given dryness thereof.
  • FR3052450A1 attempts to resolve this drawback by proposing a similar process which comprises, in addition to the preliminary step consisting in mixing the sludge, a step of depressurizing the mixer and the hydraulic sludge evacuation network, improving the destructuring of the sludge in order to increase more their affinity with the reagent.
  • This depressurization step is obtained by cavitating the pump used to convey the mixed sludge to the dewatering equipment and by providing a valve downstream of this pump operating in degraded conditions so that the latter is however always in charge and does not get not defuse.
  • the pressure drop caused by this valve therefore has the drawback of significantly reducing the operating flow of the pump.
  • the capacities of the installations implementing such a process are thus limited.
  • the invention aims to provide a sludge dewatering process to at least partially solve the drawbacks of the prior art and especially those according to FR3030485A1 and that according to FR3052450A1.
  • an objective of at least one embodiment of the invention is to provide a sludge dewatering process which makes it possible to reduce the cost price of such a sludge dewatering operation while optimizing the efficiency of the process.
  • Another object of the invention is to propose a method making it possible to improve the dryness of the sludge at the outlet of a dewatering equipment, with consumption of flocculating reagent and equal quality of centrais, and / or to optimize the consumption of flocculating reagent with equal quality in the center, and / or optimizing the load on existing dewatering equipment such as centrifuges, and / or increasing the rate of capture of the solid phase by the flocculating reagent.
  • Another objective of the present invention is to describe such a process which can easily be integrated into an existing dehydration process without disturbing it.
  • An object of the present invention is also to disclose such a method, which, in at least in certain embodiments, can be implemented by means of existing dehydration equipment in order to optimize the operation thereof.
  • an objective of the present invention is to disclose such a method making it possible to optimize the operation of sludge dewatering devices, such as mainly centrifuges but also filter presses, band filters, etc.
  • An objective of the present invention is also to describe such a method, the installation of which can be done very easily without having to dismantle or move or replace the dehydration equipment such as the centrifuge already in place.
  • Another objective of at least one embodiment is to implement such a method which is relatively inexpensive to implement.
  • Such a step of depressurizing the hydraulic network can, for example, be carried out for a period of at least 0.1 seconds.
  • the invention therefore provides a simple process to implement aimed at subjecting the sludge to be dewatered to a destructuring without the need to mix said sludge as so much recommended FR3030485Alque FR3052450A1.
  • the inventors have in fact realized that, surprisingly, the only step of depressurization of the sludge allows the mechanical destructuring of the sludge in a manner sufficient to significantly improve their affinity for the flocculant.
  • the invention makes it possible to obtain results equivalent to those obtained with FR3052450A1 which recommends mixing the sludges before subjecting them to depressurization.
  • the depressurization implemented in the context of the invention can be created by means of a venturi-type pressure-reducing member and / or a regulating valve.
  • the method according to the invention thus makes it possible to increase the affinity of the sludge for the flocculating reagent and consequently to increase the efficiency of the latter within the dewatering equipment.
  • the method also makes it possible to refine the larger, and / or heavier particles present in the sludge, and to potentially release more water bound to them.
  • said step of depressurization of said hydraulic network consists in applying to said hydraulic network a pressure less than 0.001 bar to 1 bar at atmospheric pressure for a period of between 0.1 seconds and 30 seconds, preferably between 1 second and 10 seconds.
  • the dehydration step can be implemented using at least one dehydration equipment belonging to the group comprising: a centrifuge, a band filter, a screw press, a filter press.
  • the method according to the invention offers an economically attractive alternative since it does not require the purchase of mixers for its implementation.
  • said step of injecting flocculating reagent can be carried out by injecting said flocculating reagent during or upstream of said preliminary step.
  • a flocculating reagent can, for example, conventionally be a polymer.
  • the injection of flocculating reagent may be carried out at the nose of said dehydration equipment.
  • the term “nose” of the equipment here means the entry point thereof of the material to be dehydrated.
  • the method comprises an injection of coagulating reagent into said sludge during or upstream of said preliminary step.
  • a coagulant can be, conventionally ferric chloride, or a pH rectifier such as CO 2 .
  • Such a step further optimizes the action of the flocculating reagent on the sludge.
  • the method comprises a step of injecting hot water and / or live steam or flash vapor and / or condensates during or upstream of said preliminary step to preheat said sludge.
  • the method further comprises an injection of dilution water into said sludge during or upstream of said preliminary step.
  • the method also comprises an oxygenation of said sludge during or upstream of said preliminary step.
  • the method according to the invention may be implemented in an installation comprising a sludge dewatering equipment, means for injecting flocculating reagent, and a hydraulic network for conveying sludge to said sludge dewatering equipment including a pump as well as means for depressurizing said hydraulic network.
  • This hydraulic network will advantageously have a diameter between 0.1 meter and 0.3 m, preferably substantially equal to 0.15 m.
  • the depressurization means may for example include a regulation valve provided on the hydraulic network conveying the sludge to the dewatering equipment. A predetermined closing rate of such a valve with the pump in operation will create a vacuum in the hydraulic network causing cavitation of the sludge.
  • Figure 1 shows, schematically, an installation for the implementation of a method according to the present invention
  • Figure 2 is a graph showing the dryness obtained by the process implemented with the installation of Figure 1 on the one hand and by a conventional method of the prior art on the other hand.
  • the installation includes a sludge dewatering equipment 1.
  • the sludge dewatering equipment comprises a centrifuge.
  • the dehydration equipment would include a filter bands, a screw press, or a filter press.
  • This centrifuge 1 is connected to sludge supply means 2 and to polymer injection means 3.
  • the installation also includes means for supplying water 6, as well as means for injecting ferric chloride 6a in the event of chemical conditioning of the sludge.
  • the addition of optional ferric chloride reduces the colloidal stability of the sludge.
  • the slurry supply means 2, the polymer injection means 3, the water supply means 6 and the injection means 6a (optional) of ferric chloride are connected by pipes, respectively 12, 13 , 16 to a mixing tank 7.
  • Valves 22, 23, 26 make it possible to distribute therein, respectively, the sludge, the polymer, and the water optionally mixed with ferric chloride.
  • the slurry supply means 2, the polymer injection means 3, and the water supply means 6 are connected by pipes, respectively 32, 33, 36 to the centrifuge 1.
  • Valves 42, 43 , 46 make it possible to distribute the sludge, the polymer and the water directly to the nose thereof, respectively.
  • the pipes 16 and 36 for supplying water respectively to the mixing tank 7 and to the centrifuge are equipped with a common flow meter 56.
  • the installation described comprises a hydraulic network for conveying the sludge to the centrifuge comprising a pipe 11 equipped with a pump 5.
  • a control valve 10 is provided to be able, as explained below, to depressurize the hydraulic network and cause the cavitation.
  • the pump 5 is provided with a frequency variator making it possible to adjust its flow rate.
  • the hydraulic network does not include any valve downstream of the pump 5 and upstream of the dehydration step 1.
  • the prior art FR3052450A1 recommended such a valve to prevent the pump from over-priming.
  • the inventors have realized that it was not necessary to use such a valve and that the pump flow rate could be controlled simply from its frequency converter.
  • Such a modification compared to FR3052450A1 makes it possible to increase the operating flow rate of the pump compared to the flow rates that can be obtained according to this prior art. This simplification of design therefore makes it possible to increase the processing capacities of the installation.
  • the hydraulic network has a length substantially equal to 5.5 meters.
  • an embodiment could be provided in which the hydraulic network has a length of between lm and 10m.
  • the hydraulic network has a diameter substantially equal to 0.15 m.
  • the hydraulic network has a diameter of between 0.1m and 0.3m.
  • the installation receives the sludge mixed with polymer, if necessary ferric chloride, and if necessary water, coming from the mixing tank 7 via the common pipe equipped with the valve. regulation 10.
  • the unstructured sludge is conveyed to the centrifuge through the pipe 11 equipped with the pump 5.
  • the sludge is mixed with polymer injected upstream of the dewatering equipment.
  • the valve 10 is actuated so as to allow cavitation of the mixture passing through the network.
  • the installation described here makes it possible to convey the sludge, water and the polymer to the mixing tank 7 and / or directly to the centrifuge 1.
  • the centrifuge has always been used at its maximum capacity (2000 G).
  • valves 22, 23, 26, 46 were closed and only the valves 42 and 43 were opened so as to direct the sludge and the polymer coming from the means 2 and 3 of these compounds directly in front of the centrifuge 1 according to an embodiment similar to the prior art.
  • valves 26 and 46 were kept closed. The valve 22 was kept open, the valve 43 was closed and the valve 23 was opened to allow, according to the invention, the routing of the sludge and of the polymer in the hydraulic circuit, by passing through the tank 7.
  • the polymer is no longer routed through the centrifuge 1 but also passes through the tank 7.
  • the mixture coming from the tank 7 was pumped using the pump 5.
  • the valve 10 was partially closed for 1 to 5 seconds, to reach a flow set point corresponding to a desired pressure and thus create a depressurization in the hydraulic network. This depressurization causes cavitation and destructuring of the sludge.
  • the operating conditions were identical in terms of quality of sludge to be treated, speed of centrifugation and dose of polymer.
  • the polymer was used at different dosages, namely 9 kg / TMS (ton of dry matter), 10 kg / TMS and 11.5 kg / TMS.
  • the pressure in the network has been reduced to 0.3 - 0.4 bar below atmospheric pressure.
  • the graph in FIG. 2 illustrates the dryness results of the sludge leaving the centrifuge according to the configuration of the prior art (bottom curve) and thanks to the invention (top curve)

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Abstract

Procédé de déshydratation de boues assistée par réactif floculant, ledit procédé comprenant une injection de réactif floculant dans les boues et une étape de déshydratation desdites boues, ledit procédé comprenant une étape préliminaire pour abaisser la viscosité et la granulométrie desdites boues avant de les évacuer, via un réseau hydraulique incluant une pompe, vers ladite étape de déshydratation, caractérisé en ce que ladite étape préliminaire pour abaisser la viscosité et la granulométrie desdites boues consiste en une étape de dépressurisation dudit réseau hydraulique, ladite seule étape de dépressurisation provoquant la déstructuration par cavitation desdites boues.

Description

Procédé amélioré de déshydratation de boues assistée par réactif floculant
Domaine de l'invention
Le domaine de l'invention est celui du traitement de boues, qu'elles contiennent ou non de la matière organique. L'invention concerne notamment le traitement des boues issues de stations d'épuration, mélangées ou non avec d'autres déchets, ainsi que celui des boues provenant des procédés de production d'eau potable ou les boues issues d'autres procédés industriels.
Plus précisément, l'invention concerne un procédé de déshydratation de boues, quelle que soit leur origine, mettant en œuvre une injection de réactif floculant, tel qu'un polymère, dans celles-ci. De tels procédés sont ici qualifiés de procédés de « déshydratation assistée par réactif floculant ».
Un tel procédé trouve notamment son application pour déshydrater des boues, le cas échéant déjà épaissies, présentant une siccité faible, en pratique inférieure à 15% en masse (de préférence de 2% à 7% en masse). Par « siccité des boues », on entend le pourcentage en masse de matière sèche qu'elles contiennent. En effet, les boues sont des fluides composés d'un mélange de matières minérales et d'eau, et de résidus chimiques lorsqu'elles sont issues de l'industrie, et le cas échéant de matières organiques. La siccité des boues est calculée en établissant le rapport massique entre la masse de la matière sèche et la masse totale des boues.
Ces boues peuvent notamment être issues de procédés de potabilisation d'eau ou de procédés de traitement d'effluents domestiques ou industriels.
Art antérieur
Les procédés de traitement des eaux génèrent des volumes de boues importants qui s'accroissent avec le développement industriel et urbain.
Des procédés ont été développés au cours des dernières décennies pour réduire le volume de ces boues, notamment des procédés de déshydratation.
Ces procédés de déshydratation peuvent être mis en œuvre à l'aide de divers équipements (centrifugeuses, tambours, tables, filtres à plateaux, filtres à bandes...), et utilisent des réactifs floculant et/ou coagulant adaptés qui permettent de favoriser la séparation de l'eau du reste des boues au sein de l'équipement en question.
Les coûts de mise en œuvre de ces procédés de déshydratation assistée par réactif floculant sont impactés de façon non négligeable par le coût de ce réactif. Notamment, certaines boues particulièrement difficiles à déshydrater nécessitent de fortes doses de réactif floculant qui augmentent les coûts d'exploitation des installations mettant en œuvre de tels procédés.
Différents procédés ont ainsi été proposés dans l'art antérieur visant à optimiser la consommation de ces réactifs floculant ou à s'affranchir de leur utilisation.
On connaît ainsi de FR3030485A1 un procédé de déshydratation de boues assistée par réactif floculant comprenant une injection de réactif floculant dans les boues et une étape de déshydratation des boues qui comprend une étape préliminaire consistant à mixer les boues de façon à les déstructurer et à abattre leur viscosité.
Une telle étape préliminaire est efficace pour augmenter l'affinité des boues pour le réactif floculant et corolairement augmenter l'efficacité de celui-ci au sein de l'équipement de déshydratation. Ceci permet ainsi de réduire les doses de réactif floculant devant être mises en œuvre pour obtenir une siccité donnée de celles-ci.
Toutefois, un tel procédé n'est pas satisfaisant du fait que la mise en œuvre d'une telle étape préliminaire de mixage ne permet pas, à elle seule, d'augmenter suffisamment l'affinité des boues pour le réactif floculant pour réduire de façon significative les quantités de ce réactif devant être utilisées.
FR3052450A1 tente de résoudre cet inconvénient en proposant un procédé similaire qui comprend, outre l'étape préliminaire consistant à mixer les boues, une étape de dépressurisation du mixeur et du réseau hydraulique d'évacuation des boues, améliorant la déstructuration des boues afin d'augmenter davantage leur affinité avec le réactif. Cette étape de dépressurisation est obtenue en faisant caviter la pompe utilisée pour acheminer les boues mixées vers l'équipement de déshydratation et en prévoyant une vanne en aval de cette pompe fonctionnant en régime dégradé pour que celle-ci soit toutefois toujours en charge et ne se désamorce pas. La perte de charge provoquée par cette vanne a pour inconvénient donc de réduire sensiblement le débit de fonctionnement de la pompe. Corollairement, les capacités des installations mettant en œuvre un tel procédé se voient ainsi limitées.
Toutefois, la technique selon FR3030485A1 et celle selon FR3052450A1 partagent l'inconvénient de devoir être mis en œuvre dans des installations relativement coûteuses du fait de l'utilisation de mixeurs dont le coût est élevé. Objectifs de l'invention
L'invention a pour objectif de proposer un procédé de déshydratation de boues permettant de résoudre au moins en partie les inconvénients de l'art antérieur et notamment ceux selon FR3030485A1 et celle selon FR3052450A1.
Notamment, un objectif d'au moins un mode de réalisation de l'invention, est de fournir un procédé de déshydratation de boues qui permette de réduire le coût de revient d'une telle opération de déshydratation des boues tout en optimisant l'efficacité du procédé.
L'invention a également pour objectifs de proposer un procédé permettant d'améliorer la siccité des boues en sortie d'un équipement de déshydratation, à consommation de réactif floculant et qualité des centrais égales, et/ou d'optimiser la consommation de réactif floculant à qualité des centrais égales, et/ou à optimiser la charge des équipements de déshydratation existants tels que les centrifugeuses, et/ou à augmenter le taux de capture de la phase solide par le réactif floculant.
Encore un objectif de la présente invention est de décrire un tel procédé qui puisse facilement s'intégrer à un procédé de déshydratation existant et ce, sans perturber celui-ci.
Un objectif de la présente invention est également de divulguer une tel procédé, qui, dans au moins dans certains modes de réalisation, peut être mis en œuvre grâce à des équipements de déshydratation existants afin d'optimiser le fonctionnement de ceux-ci.
Notamment, un objectif de la présente invention est de divulguer un tel procédé permettant d'optimiser le fonctionnement de dispositifs de déshydratation de boues, tels que principalement les centrifugeuses mais aussi les filtres presses, les filtres à bandes, etc.
Un objectif de la présente invention est aussi de décrire un tel procédé dont la mise en place peut se faire très facilement sans avoir à démonter ou déplacer ou remplacer l'équipement de déshydratation tel que la centrifugeuse déjà en place.
Un autre objectif d'au moins un mode de réalisation est de mettre en œuvre un tel procédé qui soit relativement peu coûteux à mettre en œuvre.
Exposé de l'invention Ces objectifs, ainsi que d'autres qui apparaîtront par la suite, sont atteints grâce à l'invention qui concerne un procédé de déshydratation de boues assistée par réactif floculant, ledit procédé comprenant une injection de réactif floculant dans les boues et une étape de déshydratation desdites boues, ledit procédé comprenant une étape préliminaire pour abaisser la viscosité et la granulométrie desdites boues avant de les évacuer via un réseau hydraulique vers ladite étape de déshydratation, caractérisé en ce que ladite étape préliminaire pour abaisser la viscosité et la granulométrie desdites boues consiste en une étape de dépressurisation dudit réseau hydraulique, la seule dite étape de dépressurisation provoquant la déstructuration par cavitation desdites boues.
Une telle étape de dépressurisation du réseau hydraulique peut, par exemple, être menée pendant une durée d'au moins 0,1 seconde.
L'invention propose donc un procédé simple à mettre en œuvre visant à faire subir aux boues à déshydrater une déstructuration sans qu'il soit besoin de mixer lesdites boues comme le préconisaient tant FR3030485Alque FR3052450A1.
Les inventeurs se sont en effet aperçus que, de façon surprenante, la seule étape de dépressurisation des boues permet la déstructuration mécanique des boues d'une façon suffisante pour améliorer de façon significative leur affinité pour le floculant.
Ainsi, l'invention permet d'obtenir des résultats équivalents à ceux obtenus avec FR3052450A1 qui préconise de mixer les boues avant de leur faire subir une dépressurisation.
La dépressurisation mise en œuvre dans le cadre de l'invention pourra être créée grâce à un organe déprimogène de type venturi et/ou à une vanne de régulation
Le procédé selon l'invention permet ainsi d'augmenter l'affinité des boues pour le réactif floculant et corolairement d'augmenter l'efficacité de celui-ci au sein de l'équipement de déshydratation.
Le procédé permet aussi d'affiner les particules les plus grosses, et/ou les plus lourdes, présentes dans les boues, et de libérer potentiellement plus d'eau liée à celles- ci.
Une telle augmentation d'efficacité permet soit de gagner des points de siccité en sortie de l'équipement de déshydratation à iso-consommation de réactif floculant, soit à réduire sensiblement les doses de réactif floculant devant être mises en œuvre pour obtenir une siccité donnée de celles-ci, soit à augmenter le rendement de capture de la matière organique par le réactif floculant, soit encore à augmenter la charge de l'équipement de déshydratation. Dans tous les cas, l'invention permet des économies importantes sur les coûts d'exploitation de tels équipements et les coûts d'évacuation des boues.
Préférentiellement, ladite étape de dépressurisation dudit réseau hydraulique consiste à appliquer audit réseau hydraulique une pression inférieure de 0,001 bar à 1 bar à la pression atmosphérique pendant une durée comprise entre 0,1 seconde et 30 secondes, préférentiellement entre 1 seconde et 10 secondes.
L'étape de déshydratation pourra être mise en œuvre grâce à au moins un équipement de déshydratation appartenant au groupe comprenant : une centrifugeuse, un filtre à bandes, une presse à vis, un filtre presse.
Le procédé selon l'invention offre une alternative économiquement intéressante du fait qu'il ne nécessite pas l'achat de mixeurs pour sa mise en œuvre
On notera que ladite étape d'injection de réactif floculant pourra être effectuée en injectant ledit réactif floculant lors ou en amont de ladite étape préliminaire. Un tel réactif floculant peut par exemple, de façon classique, être un polymère.
L'injection de réactif floculant pourra être effectuée en nez dudit équipement de déshydratation. On entend ici par « nez » de l'équipement le point d'entrée de celui-ci de la matière à déshydrater.
Selon une caractéristique particulière d'au moins un mode de réalisation de l'invention, le procédé comprend une injection de réactif coagulant dans lesdites boues lors ou en amont de ladite étape préliminaire. Un tel coagulant peut être, de façon classique du chlorure ferrique, ou un rectificateur de pH tel que du C02. Une telle étape permet d'optimiser encore l'action du réactif floculant sur les boues.
Selon une caractéristique particulière d'au moins un mode de réalisation de l'invention, le procédé comprend une étape d'injection d'eau chaude et/ou de vapeur vive ou vapeur de flash et/ou de condensats lors ou en amont de ladite étape préliminaire pour préchauffer lesdites boues.
Selon une caractéristique particulière d'au moins un mode de réalisation de l'invention, le procédé comprend en outre une injection d'eau de dilution dans lesdites boues lors ou en amont de ladite étape préliminaire. Selon une caractéristique particulière d'au moins un mode de réalisation de l'invention, le procédé comprend également une oxygénation desdites boues lors ou en amont de ladite étape préliminaire.
Le procédé selon l'invention pourra être mis en œuvre dans une installation comprenant un équipement de déshydratation de boues, des moyens d'injection de réactif floculant, et un réseau hydraulique d'acheminement des boues vers ledit équipement de déshydratation des boues incluant une pompe ainsi que des moyens de dépressurisation dudit réseau hydraulique. Ce réseau hydraulique présentera avantageusement un diamètre compris entre 0.1 mètre et 0.3 m, préférentiellement sensiblement égal à 0.15 m.
Les moyens de dépressurisation pourront par exemple inclure une vanne de régulation prévue sur le réseau hydraulique acheminant les boues vers l'équipement de déshydratation. Un taux de fermeture prédéterminé d'une telle vanne avec la pompe en fonctionnement permettra de créer une dépression dans le réseau hydraulique provoquant la cavitation des boues.
Liste des figures
L'invention, ainsi que les différents avantages qu'elle présente, seront plus facilement compris grâce à la description qui va suivre d'un mode de réalisation de celle- ci, donné à titre simplement illustratif et non limitatif, en référence aux figures, dans lesquelles :
la figure 1 représente, de façon schématique, une installation pour la mise en œuvre d'un procédé selon la présente invention ;
la figure 2 est un graphique indiquant les siccités obtenues grâce au procédé mis en œuvre avec l'installation de la figure 1 d'une part et grâce à un procédé classique de l'art antérieur d'autre part.
Description de modes de réalisation de l'invention
Installation
En référence à la figure 1, l'installation comprend un équipement de déshydratation de boues 1.
Dans le mode de réalisation illustré, l'équipement de déshydratation de boues comprend une centrifugeuse. Toutefois, on pourrait prévoir d'autres modes de réalisation dans lesquels l'équipement de déshydratation comprendrait un filtre à bandes, une presse à vis, ou un filtre presse. Cette centrifugeuse 1 est reliée à des moyens d'amenée de boues 2 et à des moyens d'injection de polymère 3.
L'installation comprend également des moyens d'amenée d'eau 6, ainsi que moyens d'injection de chlorure ferrique 6a en cas de conditionnement chimique des boues. L'ajout du chlorure ferrique optionnel permet de diminuer la stabilité colloïdale des boues.
Les moyens d'amenée de boues 2, les moyens d'injection de polymère 3, les moyens d'amenée d'eau 6 et les moyens d'injection 6a (optionnels) de chlorure ferrique sont reliées par des canalisations, respectivement 12, 13, 16 à une cuve de mélange 7. Des vannes 22, 23, 26 permettent de distribuer dans celui-ci, respectivement les boues, le polymère, et l'eau éventuellement mélangée à du chlorure ferrique.
Les moyens d'amenée de boues 2, les moyens d'injection de polymère 3, et les moyens d'amenée d'eau 6 sont reliées par des canalisations, respectivement 32, 33, 36 à la centrifugeuse 1. Des vannes 42, 43, 46 permettent de distribuer, respectivement les boues, le polymère, et l'eau directement au nez de celle-ci.
Les canalisations 16 et 36 d'amenée d'eau respectivement à la cuve de mélange 7 et à la centrifugeuse sont équipées d'un débitmètre commun 56.
On pourrait également prévoir un mode de réalisation dans lequel les canalisations d'amenée d'eau respectivement à la cuve de mélange et à la centrifugeuse sont équipées chacune d'un débitmètre.
L’installation décrite comprend un réseau hydraulique d’acheminement des boues vers la centrifugeuse comprenant une canalisation 11 équipée d’une pompe 5. Une vanne de régulation 10 est prévue pour pouvoir, comme expliqué ci-après, dépressuriser le réseau hydraulique et provoquer la cavitation. La pompe 5 est pourvue d'un variateur de fréquence permettant de régler son débit.
On notera que le réseau hydraulique n'inclut aucune vanne en aval de la pompe 5 et en amont de l'étape de déshydratation 1. L'art antérieur FR3052450A1 préconisait une telle vanne pour prévenir le désamorçage de la pompe. Les inventeurs se sont aperçus qu'il n'était pas nécessaire d'utiliser une telle vanne et que le débit de la pompe pouvait être contrôlé simplement à partir de son variateur de fréquence. Une telle modification par rapport à FR3052450A1 permet d'augmenter le débit de fonctionnement de la pompe par rapport aux débits pouvant être obtenus selon cet art antérieur. Cette simplification de conception permet donc d'accroître les capacités de traitement de l'installation.
Dans ce mode de réalisation, le réseau hydraulique présente une longueur sensiblement égale à 5,5 mètres. Toutefois, on pourrait prévoir un mode de réalisation dans lequel le réseau hydraulique présente une longueur comprise entre lm et 10m.
Par ailleurs, dans le mode de réalisation illustré, le réseau hydraulique présente un diamètre sensiblement égal à 0,15 m. Toutefois, on pourrait prévoir un mode de réalisation dans lequel le réseau hydraulique présente un diamètre compris entre 0,1m et 0,3m.
Comme illustré sur la figure 1, l'installation reçoit les boues mélangées à du polymère, le cas échéant du chlorure ferrique, et le cas échéant de l'eau, provenant de la cuve de mélange 7 via la canalisation commune équipée de la vanne de régulation 10. Les boues déstructurées sont acheminées vers la centrifugeuse par la canalisation 11 équipée de la pompe 5.
Les boues sont mélangées à du polymère injecté en amont de l'équipement de déshydratation.
La vanne 10 est actionnée de façon à permettre la cavitation du mélange transitant dans le réseau.
L'installation ici décrite permet d'acheminer, les boues, l'eau, le polymère à la cuve de mélange 7 et/ou directement à la centrifugeuse 1.
Procédé
L'installation représentée à la figure 1 a été mise en œuvre pour déshydrater des boues digérées selon l'art antérieur d'une part et selon l'invention d'autre part. Ces boues présentaient une concentration de départ de 25 à 28 g/l de matières sèches.
Dans le cadre de ces expérimentations, la centrifugeuse a toujours été utilisée à sa capacité maximale (2000 G).
Dans une première phase expérimentale, les vannes 22, 23, 26, 46 ont été fermées et seules les vannes 42 et 43 ont été ouvertes de façon à diriger les boues et le polymère provenant des moyens d'amenée 2 et 3 de ces composés directement en nez de la centrifugeuse 1 selon une réalisation similaire à l'art antérieur. Dans une deuxième phase expérimentale, les vannes 26 et 46 ont été maintenues fermées. La vanne 22 a été maintenue ouverte, la vanne 43 a été fermée et la vanne 23 a été ouverte pour autoriser selon l'invention l'acheminement des boues et du polymère dans le circuit hydraulique, en transitant par la cuve 7.
Ainsi, le polymère n'est plus acheminé en nez de la centrifugeuse 1 mais transite également par la cuve 7.
Durant la deuxième phase expérimentale, le mélange provenant de la cuve 7 a été pompé grâce à la pompe 5. Durant ce pompage, la vanne 10 a été partiellement fermée pendant 1 à 5 secondes, pour atteindre une consigne de débit correspondant à une pression souhaitée et créer ainsi une dépressurisation dans le réseau hydraulique. Cette dépressurisation provoque la cavitation et la déstructuration des boues.
Au cours de chacune de ces deux phases expérimentales et pour pouvoir comparer les résultats, les conditions opératoires étaient identiques en termes de qualité de boues à traiter, de vitesse de centrifugation et de dose de polymère. On a mis en œuvre le polymère à des dosages différents, à savoir 9 kg/TMS (tonne de matière sèche), 10 kg/TMS et 11,5 kg/TMS. Dans le cadre de l'invention, la pression dans le réseau a été abaissée à 0,3 - 0.4 bar en dessous de la pression atmosphérique.
Les boues ne le nécessitant pas, il n'a pas été ajouté de chlorure ferrique.
Les résultats de siccité des boues en sortie de la centrifugeuse 1 sont synthétisés sur le graphe représenté à la figure 2.
Le graphique de la figure 2 illustre les résultats de siccité des boues en sortie de la centrifugeuse selon la configuration de l'art antérieur (courbe du bas) et grâce à l'invention (courbe du haut)
Ces résultats montrent qu'avec la même dose de polymère, il est possible, grâce à l'invention, d'obtenir une siccité de boues bien meilleure. En effet, l'invention décrite ici permet d'obtenir un gain d'environ 2 points de siccité.
Ainsi, par exemple, pour une dose de polymère de 10 kg/T MS, on a obtenu une siccité des boues de 27,9 % selon la configuration de l'art antérieur et de 29,9 % grâce à l'invention.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de déshydratation de boues assistée par réactif floculant, ledit procédé comprenant une injection de réactif floculant dans les boues et une étape de déshydratation desdites boues,
ledit procédé comprenant une étape préliminaire pour abaisser la viscosité et la granulométrie desdites boues avant de les évacuer, via un réseau hydraulique incluant une pompe, vers ladite étape de déshydratation,
caractérisé en ce que ladite étape préliminaire pour abaisser la viscosité et la granulométrie desdites boues consiste en une étape de dépressurisation dudit réseau hydraulique, la seule dite étape de dépressurisation provoquant la déstructuration par cavitation desdites boues.
2. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que ladite étape de dépressurisation dudit réseau hydraulique consiste à appliquer audit réseau hydraulique une pression inférieure de 0,001 bar à 1 bar à la pression atmosphérique pendant une durée comprise entre 0,1 seconde et 30 secondes, préférentiellement entre 1 seconde et 10 secondes.
3. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que ladite étape de déshydratation est une étape de centrifugation mise en œuvre grâce à au moins un équipement de déshydratation appartenant au groupe comprenant : une centrifugeuse, un filtre à bandes, une presse à vis, un filtre presse.
4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que ladite étape d'injection de réactif floculant est effectuée en injectant ledit réactif floculant lors ou en amont de ladite étape préliminaire.
5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisé en ce qu'il comprend une étape d'injection d'eau chaude et/ou de vapeur vive ou vapeur de flash et/ou de condensats lors ou en amont de ladite étape préliminaire pour préchauffer lesdites boues.
6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 caractérisé en ce qu'il comprend une injection d'eau de dilution dans lesdites boues lors ou en amont de ladite étape préliminaire.
7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 caractérisé en ce qu'il comprend une oxygénation desdites boues lors ou en amont de ladite étape préliminaire.
8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 caractérisé en ce qu'il comprend une injection de réactif coagulant dans lesdites boues lors ou en amont de ladite étape préliminaire.
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WO2009065509A1 (fr) * 2007-11-20 2009-05-28 J.F. Knauer Industrie-Elektronik Gmbh Procédé et dispositif pour le traitement de boues
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