專利名稱：在干燥前調節(jié)污泥的方法和設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及調節(jié)由城市和/或工業(yè)廢水處理產生的液體污泥的方 法，該方法使該污泥經過機械脫水步驟，然后是熱干燥步驟。
背景技術：
城市和/或工業(yè)廢水的凈化產生的污泥的處理程序已隨著時間發(fā) 生了變化。
十多年前，污泥的處理在機械脫水使干燥度為大約20%之后停止。 由此增稠的污泥可用在農業(yè)中或排放到填埋場。
在機械脫水之前在液體污泥中廣泛使用氯化鐵作為凝結劑。
同樣已知并廣泛使用的是為使脫水污泥穩(wěn)定化和結構化的后石灰 處理，以便其排放或農業(yè)利用。
近年來，來自城市和/或工業(yè)水凈化站的污泥的最終目的地經歷顯 著的變化。污泥的排放不再是優(yōu)先的途徑，因為填埋場最終只能接收 所謂的最終廢料(1999年4月26日的directive europ6enne (歐洲 指令)1999/31/EC)。由于與重金屬和/或會造成健康危害的有機分子 的存在相關的污染風險，液體或脫水的污泥在農業(yè)中的利用必須面對 更加嚴格的標準。直接焚燒的發(fā)展既未抵消污泥產量的增加，也未解 決對排放和農業(yè)利用的限制。
出于這些原因，應用于脫水污泥的熱干燥技術已發(fā)生顯著的工業(yè) 化，并且要么直接在凈化站要么在專用處理和收集中心中已經建立了 大量的干燥裝置。
通過熱干燥完成的污泥處理程序可以使水在干燥器中蒸發(fā)并獲得 高干燥度，優(yōu)選高于90%。
熱干燥能夠限制體積和產生更適合能量利用(更高熱值)和農業(yè) 利用(產品完全滅菌)的干燥污泥。
3熱干燥導致能量消耗，但由此產生顯著優(yōu)點。干燥后的污泥為體 積降低的顆粒形式。致病菌已被殺滅。由此處理的污泥可被認為是合 格產品，特別有利于農業(yè)。
在脫水步驟后包含干燥步驟的這種處理程序中，污泥的穩(wěn)定化和 結構化由干燥本身引起，因此再無理由像以脫水終止該處理且之后沒 有干燥時的情況那樣使用石灰。
但是，出自熱干燥裝置的許多反饋凸顯出各種性質的困難，特別 是，隨著水處理線的設計而變的水蒸發(fā)能力，以及脫水后的高粘度問 題。
干燥器的蒸發(fā)能力是其每小時可蒸發(fā)的水的量；其取決于干燥器 的裝機功率和特性。對于間接干燥器(熱流體不與污泥直接接觸)， 習慣將這種蒸發(fā)能力表示為每小時每平米干燥面積蒸發(fā)的水的千克 數(shù)；對于容易干燥的污泥(例如延長曝氣的有機污泥)，其為大約 20Kg/m2. h，對于更難千燥的污泥(例如初始污泥)，其僅為15 Kg/m2. h， 對于來自城市和工業(yè)排放物的混合物的粘稠污泥，甚至為13Kg/m2.h。 蒸發(fā)能力的降低當然會影響干燥器的熱收率和能量消耗，在正常條件 下蒸發(fā)lkg水的能量消耗為大約lkWh。
例如，已經表明，通過延長矚氣產生的完全生物污泥表現(xiàn)得與重 載活性污泥不同，這種重載活性污泥本身也根據(jù)其齡期具有不同性質。
這種蒸發(fā)能力與干燥器特性和用于補償蒸發(fā)反應吸熱所需的能量 消耗直接相關。除了應用于通過再利用生成的生物氣消化的污泥以外， 反應的吸熱通過使用造成常見的可持續(xù)發(fā)展問題的貴燃料補償。
更特別地，在將城市排放物與顯著比例的工業(yè)排放物混合時，已 經表現(xiàn)出通過這些排放物的處理所產生的污泥的蒸發(fā)能力的顯著變 化。
這種變化根據(jù)所存在的來自于工業(yè)排放物的某些復合礦物或有機 分子而是或多或少顯著的。這些分子覆蓋從脂族碳基結構到多酚和苯 類芳族衍生物的極寬范圍，包括所有羧酸衍生物。工業(yè)排放物中礦物 填料的存在也可強烈影響污泥的游離水/結合水分布。
4除了引起貴能源的更大消耗以及更長干燥時間外，蒸發(fā)能力的這 種變化也對干燥工藝的機械性能具有影響。
此外已知的是，在可從20%到90%的干燥度范圍內熱干燥的有機污 泥經過不同的流變步驟，特別包括以堵塞性質和高剪切強度為特征的 所謂塑化的相。通常，在干燥度在45和55%之間時，出現(xiàn)塑化相。
工業(yè)應用的干燥技術要么采用直接應用于脫水污泥的干燥，在這 種情況下干燥器必須機械耐受塑化相的出現(xiàn)，要么采用應用于重構污 泥的干燥。這種重構污泥是脫水污泥和干燥污泥的混合物，這能使該 重構污泥具有超出塑性流變的干燥度。在這種情況下，干燥器上游的 設備必須確保重構污泥的合適調節(jié)并因此確保干燥器的最佳運行。
由于這些各種原因，尤其處理城市和工業(yè)污泥混合物的干燥裝置 具有應用困難，這些困難引起貴能源的過度消耗、由遇到的機械問題 引起的較低可靠度和因此可造成處理線合理性(bien fond6 )問題的 運行成本。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的尤其是提供以在機械脫水后進行熱干燥為目的的污 泥調節(jié)(conditionnement)方法，其不再具有或在較低程度上具有上 述缺陷。特別希望避免進入干燥器的污泥的蒸發(fā)能力的降低，并優(yōu)選 也避免污泥粘度的升高。
令人驚訝地，已經發(fā)現(xiàn)，在包括脫水步驟然后是干燥器中的熱干 燥步驟的處理程序中，在脫水之后且在干燥之前在污泥中加入氯化鐵 和/或生石灰或熟石灰產生與這些產品的已知結果不同的兩種意外的 結果，即
-消除或至少降低污泥在干燥器中的粘結問題，同時保持污泥粘 度，不顯著提高；
-保持甚至提高蒸發(fā)能力。
本發(fā)明的主題因此在于，在位于污泥機械脫水和其熱干燥之間的 位置注射反應物。反應物的這些受控注射能夠抑制可能一方面引起污 泥流變性的不適當?shù)暮陀泻Φ淖兓伊硪环矫娼档臀勰嗟乃舭l(fā)能力的任何反應。
根據(jù)本發(fā)明，涉及一種調節(jié)由城市和/或工業(yè)廢水處理產生的液體 污泥的方法，根據(jù)該方法，使污泥進行機械脫水步驟然后是熱干燥步 驟，該方法的特征在于，在脫水步驟和千燥步驟之間和/或在干燥步驟 的入口處將氯化鐵和/或生石灰或熟石灰注射到污泥中，從而降低干燥
步驟過程中污泥的粘結(collage)并改善蒸發(fā)能力。
氯化鐵的注射劑量相對于污泥固含量有利地為1至10質量％。氯
化鐵的最佳注射劑量可以通過觀察析得脫水污泥來確定，該脫水污泥
不應該是致密的(compacte)且應該在本說明書最后給出的在"過濾
織物介質，，上的粘結試驗中產生令人滿意的結果。
優(yōu)選地，生石灰或熟石灰的注射劑量相對于污泥固含量為5至30
質量％。
石灰的注射有利地以粉末形式進行以形成污泥餅的涂層，而不過 度混合以防止任何觸變反應?？梢栽诟稍锊襟E開始時或者在干燥步驟 之前即刻注射石灰粉末。
本發(fā)明也涉及用于實施上述方法的用于調節(jié)液體污泥的設備，其 包括機械脫水裝置，然后是熱干燥器，并且特征在于，該設備在機械 脫水裝置和熱干燥器之間和/或在熱干燥器的入口處包括用于注射氯 化鐵的裝置，和/或用于向污泥上注射生石灰或熟石灰的裝置。
優(yōu)選地，提供用于注射生石灰或熟石灰的裝置以確保將生石灰或 熟石灰噴灑在污泥上。
進行石灰的注射以在污泥餅上由石灰粉末形成涂層。


除上述布置外，本發(fā)明包括下面用參照附圖描述的示例性實施方 案更明確描述但決非限制性的某些其它布置。在附圖中 圖1是本發(fā)明的調節(jié)污泥的方法的示意圖；和 圖2示意性顯示了脫水和干燥設備。
具體實施例方式
參照附圖的圖1,可以看出，要處理的液體污泥從該圖的左邊到達機械脫水步驟?？梢栽诿撍皩⒕酆衔镒⑸涞轿勰嘀小?br> 可以使用各種裝置，如帶式過濾器、壓濾機、離心機進行機械脫
水。根據(jù)圖2中所示，為該步驟提供離心機l。
在離開脫水步驟時，污泥形成一種糊料，其干燥度可以為大約 20%。然后將脫水的污泥經由輸送裝置2 (圖2 )送往干燥器3以在其 中進行熱干燥，這可以使干燥度達到90%及以上。
已經觀察到，某些污泥，尤其是由城市和/或工業(yè)廢水的混合物產 生的污泥，具有高粘度，這造成干燥器中粘結問題增加。此外，這種 粘度升高伴隨著蒸發(fā)能力的降低。
其結果是，對于這種特別難處理的污泥，干燥能力降低，有時甚 至造成干燥器的完全堵塞。
令人驚訝地，已經發(fā)現(xiàn)，在脫水之后且在干燥之前，和/或在干燥 器3的入口處，在污泥中加入氯化鐵和/或生石灰或熟石灰產生與這些 產品的已知結果不同的兩種意外的結果，即
-消除或至少降低污泥在干燥器中的粘結問題，同時保持污泥粘 度，不顯著提高；
-保持蒸發(fā)能力，不顯著降低，甚至提高這種蒸發(fā)能力。
根據(jù)本發(fā)明，在脫水步驟之后且在干燥步驟之前和/或在干燥步驟 入口處，將溶液形式的氯化鐵(FeC 13)和/或粉末形式的生石灰(Ca0 ) 或熟石灰(Ca(0H)2)注射到污泥中。
在機械脫水后在污泥中的氯化鐵溶液第 一注射在一些情況下經證 實是必要的。氯化鐵的注射裝置4在圖1中示意性顯示在脫水步驟的 出口處。FeCl3的劑量相對于污泥中所含固體為1至10質量％。最佳劑 量通過觀察所得脫水污泥來確定。該脫水污泥不應當致密且應當在本 說明書最后給出的在"過濾織物介質"上的粘結試驗中產生令人滿意 的結果。氯化鐵溶液的注射也可以在干燥器3的入口處進行。
該步驟不必符合對通過機械脫水可獲得的最佳干燥度的研究。其 也要求適當采用對于實現(xiàn)有利的"過濾織物介質"試驗所必須的氯化 鐵劑量而言合適的聚合物。
7第二注射在于，根據(jù)所用干燥技術，在將脫水污泥引入干燥裝置中之前即刻，將一定比例的生石灰或熟石灰添加到脫水污泥中，甚至添加到干燥器本身中。這種引入因此必須在按如上解釋調節(jié)的脫水污
泥的任何中間儲存操作之后進行。石灰的注射裝置5、 6分別示意性顯示在將污泥引入干燥裝置中之前，和在干燥裝置中。
此外，這種注射不應當使用強制機械攪拌以避免在將石灰添加到有機污泥的過程中引起已知的液化現(xiàn)象。
該注射方式在于獲得污泥餅的涂層，而不試圖獲得緊密混合物。因此，其通過將石灰粉引入向干燥器進料的混合器/輸送器2 (圖2)如螺桿7中，或通過直接添加到干燥器3 (圖2 )中(例如盤式或槳式間接干燥器的情況)，或在進料泵的強制進料斗中(例如薄層干燥器的情況)，或在確保生成重構污泥的混合器/輸送器中(例如鼓式干燥器和帶式干燥器的情況)來進行。
注射的石灰劑量取決于要處理的污泥類型，其特別隨原水中存在的工業(yè)排放物的量而變。其相對于污泥中所含固體處于5至30質量％的范圍內。
在脫水和干燥之間或在干燥的入口處，通過經由噴撒涂布污泥，以粉末形式進行石灰的添加。污泥餅的表面被石灰粉涂布。
絕對避免石灰和污泥的混合，這會破壞污泥并帶來觸變現(xiàn)象。
可以在將粉末送往干燥步驟的螺桿7 (圖2)處，經由該螺桿的入口 8處的石灰粉末的噴淋，或經由熱干燥器的入口 9 (圖2 )處的石灰粉末的噴淋，進行該粉末對污泥的涂布。螺桿7確保將離開機械脫水裝置1的污泥一直輸送到干燥器3的入口 9。在干燥器的出口，污泥在經過通常在105匸下大約2小時的熱處理后被滅菌；此外，它們被生物穩(wěn)定化且沒有發(fā)酵。
在用于開發(fā)該方法的中試試驗中觀察到，如上所述進行的兩次注射的組合同時引起蒸發(fā)能力的顯著提高(40至60%)以及污泥流變性的完全改進，從而完全抑制粘結和結塊現(xiàn)象的出現(xiàn)。
這些令人驚訝的效果看來同時與由FeCl3的使用引起的脫水污泥
8的崩解(調節(jié)過的污泥顆粒的平均尺寸降低)、干燥時在干燥器內由生石灰與污泥表面處的游離水反應引起的放熱反應，以及使用生石灰
或熟石灰時pH值的升高相關聯(lián)。
總而言之，化學反應物的這些添加基于下列現(xiàn)象-某些有機化合物的分解的抑制；
-與干燥器熱壁和/或與可用作傳熱流體的熱空氣接觸的污泥表面狀態(tài)的改變；
-污泥pH值的改變，該改變抑制某些化學反應；-石灰顆粒的流化性質的利用。
如上所述，氯化鐵最佳劑量的確定通過觀察所得脫水污泥來進行，該脫水污泥不應當是致密的且應當在下文給出的在"過濾織物介質"上的粘結試驗中產生令人滿意的結果。
在"過濾織物介質"上的粘結試驗適用于所有污泥的這種實驗室方法能夠觀察在布上的污泥餅的剝離污泥餅的"非致密"外觀和污泥餅在布上的少附著代表"非粘結，，餅。"非粘結"餅是對于干燥裝置的良好運行來說表征污泥所需的參數(shù)之一。
A) 測量原理
-首先通過最合適的反應物，即產生極強顆粒絮凝物同時釋放出最多隙間液體且使用劑量最小的反應物，使污泥絮凝；-然后將絮凝的污泥瀝水；-使已瀝水并因此增稠的污泥致密，以
a) 盡可能多地排除游離空氣；
b) 觀察致密的污泥在過濾介質上的附著(堵塞因而粘結的傾向)；—將由此致密的污泥置于"抹布，，上并包在抹布中以用手擠干5
分鐘。在擠干過程中，必須揉捏該"包裹"以除去盡可能多的水。
B) 紐
-用于瀝水600微米實驗室篩子(不銹鋼篩0: 200毫米，高50毫米，具有帶有正方形網(wǎng)孔的金屬絲網(wǎng))；刮刀(長100mmx寬50mm);-用于致密1升塑料燒杯；-用于"揉捏@擠干"
矩形棉布(厚且強韌的"手巾"類型)(長lOOcmx寬25cm)。C)程序
1. 要處理的樣品-最少IO升污泥-表征污泥
MES (g/1)-固含量(%) - pH熱失重(105-550。C ) =%/MS
2. "過濾織物介質"試驗或"抹布"試驗
-對于各試驗，在已經選擇最適當?shù)姆磻锖?，采用的污泥樣品?00ml;
在絮凝后必須相繼
a) 將所有絮凝污泥倒入篩子中心。
觀察和記錄瀝水速率隙間液體應當在絮凝物中迅速遷移。
b) 使用金屬刮刀，"碾壓"在絲網(wǎng)或在篩子上瀝干的污泥堆以盡可能多地擠干污泥。
觀察絮凝物的外觀絮凝物應當是顆粒狀的。應當避免大的"油脂狀"絮凝物和太細的絮凝物。
c) 使用l升塑料燒杯，壓榨篩子上存在的所有瀝干的污泥。觀察污泥的側向蠕變幅度蠕變幅度應當小并取決于絮凝物在壓力下的機械抗性。此外，所形成的"致密的污泥餅"在該步驟結束時應當留在過濾介質上，或留在塑料燒杯底部上(該污泥餅不應當一分為二)；
d) 使用刮刀，將"致密的污泥餅"從其載體上剝離。觀察致密的污泥在篩子上的附著(堵塞傾向)堵塞應當?shù)停?br> 10e)將所產生的致密污泥的一半體積倒在"抹布"上；-將"抹布"的邊緣折在污泥上，以得到不漏的"包裹"以防止"揉捏 擠干"階段過程中可能的泄漏；
-同時揉捏和擠干該"包裹"5分鐘；
f )打開該"包裹"并觀察最終得到的污泥餅與所用棉布的剝離；具有"非致密"外觀的污泥餅應當在其自重下與布剝離而少附著到布上；"在其自重下剝離"應該理解為布放置成垂直面時污泥餅與布剝離；
g)計算污泥餅的干燥度。D)結果解讀
"非粘結"餅是干燥裝置良好運行所必須的參數(shù)之一。根據(jù)最終污泥餅在過濾介質上的物理狀態(tài)、外觀和性能，該試驗能夠-確定反應物；-優(yōu)化反應物的劑量；以用在污泥中，從而獲得"非粘結"餅。
權利要求
1. 調節(jié)由城市和/或工業(yè)廢水處理產生的液體污泥的方法，根據(jù)該方法，使污泥進行機械脫水步驟然后是熱干燥步驟，該方法的特征在于，在脫水步驟和干燥步驟之間和/或在干燥步驟的入口處將氯化鐵和/或生石灰或熟石灰注射到污泥中，從而降低干燥步驟過程中污泥的粘結并改善蒸發(fā)能力。
2. 如權利要求1所述的方法，其特征在于氯化鐵的注射劑量相對 于污泥固含量為1至10質量％。
3. 如權利要求1或2所述的方法，其特征在于氯化鐵的最佳注射 劑量通過觀察所得脫水污泥來確定，該脫水污泥不應該是致密的且應該 在"過濾織物介質，，上的粘結試驗中產生令人滿意的結果。
4. 如權利要求1至3任一項所述的方法，其特征在于生石灰或熟 石灰的注射劑量相對羊污泥固含量為5至30質量。/。。
5. 如前述權利要求任一項所述的方法，其特征在于石灰的注射以 粉末形式進行以形成污泥餅的涂層，而不過度混合以防止任何觸變反 應。
6. 如權利要求5所述的方法，其特征在于就在干燥步驟之前即刻 注射石灰粉末。
7. 如權利要求5所述的方法，其特征在于在干燥步驟開始時注射 石灰粉末。
8. 用于實施如權利要求1至7任一項所述的方法的用于調節(jié)液體 污泥的設備，其包括機械脫水裝置，然后是熱干燥器，其特征在于，該 設備在機械脫水裝置(1 )和熱干燥器(3 )之間，和/或在熱干燥器(3 ) 的入口處包括用于注射氯化鐵的裝置(4)，和/或用于向污泥上注射生 石灰或熟石灰的裝置(8， 9)。
9. 如權利要求8所述的設備，其特征在于提供用于向污泥上注射生 石灰或熟石灰的裝置(8， 9)以確保將生石灰或熟石灰噴灑在污泥上。
全文摘要
本發(fā)明涉及調節(jié)由城市和/或工業(yè)廢水處理產生的液體污泥的方法，該方法使該污泥經過機械脫水步驟，然后是熱干燥步驟。在脫水步驟之后且在干燥步驟之前或在干燥步驟入口處，將氯化鐵和/或生石灰或熟石灰注射到泥漿中。
文檔編號C02F11/18GK101500952SQ200780029181
公開日2009年8月5日 申請日期2007年8月6日 優(yōu)先權日2006年8月8日
發(fā)明者A·奧布瑞, C·普雷沃, M·勒索勒 申請人:底格里蒙公司