申请日2014.11.27
公开(公告)日2017.02.15
IPC分类号B01F3/04; B01F5/02; C02F1/20; C02F11/14; C02F1/24; C02F1/52; C02F1/56; C02F1/72; C02F1/74; C02F11/12
摘要
本发明涉及连续处理有机液体污泥流的方法和设备.在必要时添加颗粒状矿物物质到所述流中之后，以流量q将污泥(5)注入处于相对于大气压来说为过压的空气柱中，所述空气柱以流量Q>5q在沿着纵向轴线(3)在确定长度L上延伸的腔室(2，4)中流通，以产生污泥在其中气溶胶化的流化床，其在空气供给管路与所获得的流化床的下游的管道或储池之间，所述管道或所述储池处于大气压下或基本上大气压下，并且在腔室下游将絮凝剂(21)连续引入所述流化床中，以聚集有机物质，之后分离如此获得的固体部分和液体部分，所获得的固体部分如此被脱臭。
权利要求书
1.连续处理液体污泥流的方法，其中以流量q将该流注入处于相对于大气压为过压的腔室中，还以流量Q≥5q将空气注入所述腔室中，这是在该腔室下游在排出和分离所获得的液体和固体部分之前进行的，
其特征在于
该液体污泥为有机污泥，该方法被应用于所获得的固体部分的脱臭，
污泥的注入在本身以流量Q≥5q注入的处于过压下的空气的柱中发生，所述柱沿着纵向轴线(3)在确定的长度L上延伸，所述长度L、该流量和所述空气柱的过压被设置为用于在该腔室中产生污泥在其中气溶胶化的流化床，其在空气供给管路与所获得的流化床的下游的管道或储池之间，
将所述流化床排出到置于大气压下或基本上大气压下的所述管道或所述储池中;并且在配置用于聚集和/或凝结有机物质的条件下将絮凝剂连续引入腔室下游的所述流化床中，以使得实现分离之后获得的固体部分的脱臭。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将污泥流向对面地并且在距所述腔室的壁(8)和/或屏的小于确定值的距离d处注入所述腔室中。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，d小于50mm。
4.根据前述权利要求任一项所述的方法，其特征在于，空气柱的绝对压力P大于1.5巴。
5.根据前述权利要求任一项所述的方法，其特征在于，腔室(2)是垂直的，借助于过压阀门(20)在所述腔室的顶部连续地或者间歇地排出所述流，所述过压阀门(20)在高于确定空气柱的过压的确定阀值时启动。
6.根据前述权利要求任一项所述的方法，其特征在于，通过在相继袋(23，23’)中过滤将固体物质与液体连续分离，所述相继袋(23，23’)随着它们被过滤的固体物质装满而被更换。
7.根据前述权利要求任一项所述的方法，其特征在于，该颗粒状矿物物质是砂。
8.根据前述权利要求任一项所述的方法，其特征在于，该颗粒状矿物物质以大于污泥干物质比率的5%的比例使用。
9.根据前述权利要求任一项所述的方法，其特征在于，空气以Q≥20q的流量在腔室中流通。
10.根据前述权利要求任一项所述的方法，其特征在于，流量q大于或等于100Nm3/h并且腔室中的相对压力大于或等于1巴。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，流量q大于或等于200Nm3/h并且腔室中的相对压力大于或等于1.2巴。
12.根据前述权利要求任一项所述的方法，其特征在于，絮凝剂以污泥中所含的干物质比率的0.5%-3%的比例添加。
13.根据前述权利要求任一项所述的方法，其特征在于，该絮凝剂为阳离子聚合物。
14.根据前述权利要求任一项所述的方法，其特征在于，在腔室出口处使排放物脱气并且使用所获得的气体以供给用于在下部的空气注入。
15.根据前述权利要求任一项所述的方法，其特征在于，所获得的饼(18)被回收并通过干燥、压制或离心而脱水以获得凝固的饼。
16.由根据权利要求15所述的方法获得的凝固的污泥饼，其特征在于，它具有大于40%的多孔性。
17.根据权利要求16所述的饼，其特征在于，它由彼此叠置的污泥层和/或带形成。
18.处理以流量q连续供给的液体污泥流的设备(1)，包括以流量Q≥5q的空气供给装置，沿着纵向轴线在确定的长度L上延伸的腔室(2)，其被设置为在下部(7)由空气供给装置进行供给并且包括至少一个污泥供给管(6)，所述污泥供给管(6)位于所述腔室的下半部分，用于通过所述管以所述流量q将污泥注入到腔室中的装置，在该腔室下游的气溶胶化的污泥流的离开管道或储池，以及将所处理的污泥的固体部分和液体部分分离的装置，
其特征在于，该液体污泥是有机的，长度L、流量Q和腔室中的过压被设置为用于产生流化床，
所述管道或所述储池包括使得处于大气压下或基本上大气压下的装置，
并且该设备包括将絮凝剂(21)连续引入所述管道或所述储池中的装置，以在引入到所述分离装置中之前在所述管道或所述储池中聚集/凝结有机物质，同时使其脱臭。
19.根据权利要求18所述的设备，其特征在于，提供用于供给待脱臭污泥的至少一个管(6)，所述管(6)位于所述腔室的下半部分，所述管的末端在腔室内部是凸出的，位于空气供给的上方并且在距对面壁的距离d处，例如d≤50mm。
20.根据权利要求18和19任一项所述的设备，其特征在于，借助于过压阀门(14)在项部排出所述流，所述过压阀门(14)在高于确定阀值时启动。
21.根据权利要求18至20任一项所述的设备，其特征在于，该腔室由具有直径D的圆柱形柱(4)构成，该确定的长度L大于或等于10倍的D。
22.根据权利要求18至21任一项所述的设备，其特征在于，该离开管道具有0.5D至0.9D的直径d0。
23.根据权利要求18至22任一项所述的设备，其特征在于，该设备包括以确定的流量供给液体氧化或凝结试剂的装置。
24.根据权利要求18至23任一项所述的设备，其特征在于，该设备包括由至少一个过滤袋形成的脱水的经处理污泥的回收装置。
25.根据权利要求18至24任一项所述的设备，其特征在于，该设备包括将经处理的污泥挤出成为分开的压条的装置(33)。
说明书
污泥脱臭方法及实施这种方法的设备
技术领域
本发明涉及以流量Q的连续或半连续流形式供给的污泥的脱臭方法。
本发明还涉及实施这种方法的污泥脱臭设备。
本发明特别重要但非排它性地应用于目的在于随后应用(如用于散布)的生物或有机污泥的体积降低和气味消除的领域中。
背景技术
当处理工业或公共废水时，获得与被处理的水无关的包含大量有机物质的污泥。
这些污泥引入了尤其是需氧和厌氧细菌形式的微生物，它们一旦被剥夺氧，就会向迅速引起恶臭气味现象的厌氧状态演变。
这是因为当细菌呼吸时，会形成硫化氢、甲烷以及具有令人不愉快的气味的物质如硫醇或者氨。
通常地，并且为了处理和消除有机污泥，存在多种技术。要么把它们直接撒播到农田上，要么通过在受控厌氧状态下由它们提取碳而将其增稠，要么借助于带式过滤机或离心机使其脱水。
从污泥提取水的现有技术实际上基本上在于将固体化合物含量(以占总混合物的重量%表示)提高大约5%的压实，将固体化合物含量均提高18至25%的离心或过滤，以及最后将固体化合物含量提高90至95%的干燥(通过在数星期内燃烧或散布)，并且这是已知处理前的净化污泥的固体化合物重量含量通常为排放物总重量的0.1至1%。
但所有这些后处理都不能解决气味的问题。
这是因为在其使用、铺开和/或其循环期间，被运输的污泥散发出恶臭的气味，这妨碍了对人员无风险的设备的平稳运行。
已知(FR 2 412 505)下述这样的污泥脱臭方法，在所述方法中用释放活性氧的化合物如过氧化氢，碱性过硼酸盐、碱性过硫酸盐等处理污泥。这类方法是昂贵的，因为它们尤其需要定期地和系统地添加特殊的试剂。
还已知需要向污泥中添加气体氮氧化物(NO、NO2、N2O、N2O3等)的方法，其中污泥与气体氮氧化物的接触时间为数十分钟(例如300分钟)。
在此的想法是，保持污泥与气体氮氧化物接触足够长的时间，以使得化学交换在严格意义上的脱水处理之前进行。
所有这些现有技术已知的处理所具有的缺点要么与需要添加昂贵和/或使用复杂的试剂有关，要么与处理时间以及有时不太可靠和/或不容易再现的结果有关。
它们无法使得和/或照此也不准备污泥的脱水。
发明内容
本发明旨在提供一种与之前已知的方法和设备相比更好地满足实际需求的污泥脱臭方法和设备，尤其是，本发明将使得能够获得没有气味和/或具有腐殖质气味的污泥，同时允许优异的脱水和/或比利用现有技术所获得的好得多的脱水(然后以已知方式进行)，并且这是以非常快速的方式进行，本发明方法的使用在获得结果之前仅需要数秒钟。
尤其是，这种方法单独地并且对于高度有机污泥来说能够获得优异的结果，所述高度有机污泥也即主要地加载有磷脂、多糖、细菌残余物、挥发性脂肪酸等的污泥(相对于干物质(MS)重量为>60重量%的有机物质)。
当与布置于设备下游的附加分离工具(离心或带式过滤器)相组合时，它还允许获得优化的收率，使得干燥的改善超过5%如10%。
本发明的解决方案还具有非常低的电消耗并且使用很少的消耗材料(添加剂)或者使用不贵的材料(压缩空气)。
而且，该方法使用易于运输的非常小容积的简单设备，其因而能够被安装在不太容易到达的地点上。
通过使用本发明而使得连续运行成为可能，并且这是在不太苛刻的操作限制下。
最后，除了去除气味之外，根据本发明的处理不另外产生任何污染。总之，并且利用本发明，可以立即获得没有气味的脱水的多孔饼，其构成了直接可撒播和/或可使用的残余物。
为此目的，本发明尤其提出连续处理液体污泥流的方法，其中以流量q将该流注入处于相对于大气压为过压的腔室中，还以流量Q≥5q将空气注入所述腔室中，这是在该腔室下游在排出和分离所获得的液体和固体部分之前进行的，
其特征在于
该液体污泥为有机污泥，该方法被应用于所获得的固体部分的脱臭，
污泥的注入在本身以流量Q≥5q注入的处于过压下的空气的柱中发生，所述柱沿着纵向轴线在确定的长度L上延伸，所述长度L、该流量和所述空气柱的过压被设置为用于在该腔室中产生污泥在其中气溶胶化(aérolisée)的流化床，其在空气供给管路与所获得的流化床的下游的管道或储池之间，
将所述流化床排出到置于大气压下或基本上大气压下的所述管道或所述储池中;
并且在配置用于聚集和/或凝结有机物质的条件下将絮凝剂连续引入腔室下游的流化床中，以使得实现分离之后获得的固体部分的脱臭。
在本领域技术人员的能力范围之内，长度L、流量和腔室中的过压根据所寻求的处理流量和所处理的污泥的组成和品质以优化的方式确定。同样，絮凝剂的选择及其供给流量的确定根据以上施加于该腔室的特性及其污泥和空气的供给来进行，以便以优化的方式聚集和/或凝结有机物质。
在本领域技术人员、化学工程师的能力范围之内，这些值在必要时通过连续的调整来获得。
关于流量Q和q，气体的流量典型地以Nm3/h测量。在此要回顾的是，气体流量的值典型地以Nm3/h(标准立方米/小时)给出，体积(以Nm3表示)在此被认为处于与1巴压力、20℃的温度和0%的湿度相关的其数值，正如本领域技术人员传统上所实践的。
该腔室因而以相同或者基本上相同的液体污泥连续进入和离开的流量来进行连续供给和排出。
在一种有利的实施方案中，在该流中添加颗粒状矿物物质，例如在空气注入的上游，和/或预先在待处理污泥中。
通过因此引入加载有(或者未加载，取决于污泥)颗粒状物质(如砂或其它颗粒状燃料)的液体有机污泥(包含例如以物质重量计大于70%的有机物质)到加压的柱的内部，其中在所述柱中，空气以大于5倍于液体污泥流量的流量经过，空气通过位于该腔室的下部的多个(或一个)岐管(tubulures)引入，并且污泥通过位于该柱的下部的管引入到气体床中，从而液体产品由于其在引入到该腔室中的冲击而在气体床中经历爆裂。
事实上，随着在该柱中的转移进程，所处理的流改变了相，从有机物质在空气中的乳液或悬浮液变为空气在这种有机物质中的乳液。
令人惊叹地，引入的空气的一部分则以厘米级或毫米级微泡的形式均匀地扩散在整个有机物质中。
所获得的乳液为在空气(连续相)中的污泥(分散相)，其中污泥由空气包裹，不同过压以及搅拌的效果还使得能够部分地断裂有机颗粒彼此之间以及有机颗粒与水之间存在的电类型的键以及范德华类型的物理键。
该流在这个阶段则是一种料汤，水和有机物质在其中共存但提供较少的物理键。
该流变为曝气的，并且即使是较短的时间周期也使得能够通过与以高流量注入空气有关的氧的显著添加来去除气味。
在该容器中并且另外，絮凝剂的作用变得非常有利。
这是因为，作为疏水物质的絮凝剂将束缚与污泥接触的空气泡。
所形成的絮团(flocon)则一方面是非常脱水的并且另一方面是非常曝气且多孔性的。
密度1.1g/cm3的污泥几乎瞬间变为0.9并且在保持与污泥接触的水的渗滤结束时一直到0.6。
在此观察到，其密度接近甚至小于浮石的密度，即0.6g/cm3，实际上为0.5-0.8g/cm3，对于浮石来说为0.9g/cm3。
这种微米级和毫米级的多孔性对有机物质的脱水是有利的，所述孔起到排水管的作用。
这因而涉及到针对绝大多数为有机性的污泥所获得的出人意料的优点。
注意到，传统有机污泥在絮凝后具有略微大于1的密度并且在通过传统技术脱水之后具有远大于1的密度。
由于絮凝剂还捕获与有机物质(MO)接触的空气，因此这赋予了MO以极大的生物稳定性。
因而，即使是在来自厌氧消化过程的污泥的处理当中，该过程的即刻效果是消除气味现象。通过利用本发明并且在絮凝之后，观察到污泥是无气味的。
根据其后续调理(conditionnement)，这种效果可被无限延长。
这是因为通过挤出或撕裂，或者甚至通过以数十厘米厚度储存或者在增稠之后储存就足以使这种有机物质结构化。
此外，水存在被捕获并且无法沥干的风险，因而导致设备处于有利于产生恶臭气味的生物学状态。
可以在此并且例如提供由至少两个过滤袋构成的系统，其中的一个装满，而此时另一个则排空，具有100μm、甚至300μm或更大如500μm的截止阈值，而不会改变水质，其因而出人意料地对于生物污泥来说保持低于100mg/l的COD并且对于消化污泥来说低于200mg/l。
对于1m3-5m3的袋来说这种运行模式使得能够获得具有最小100g/l MS的污泥的优异可追溯性和即时增值。
有利地，本发明因而还提出所获得的脱水污泥的额外结构化步骤。
还注意到，离心产生多孔污泥，所述多孔污泥所具有的密度小于当位于这种方法的下游时的水的密度。
通过这种结构化效应，MO非常快速地干燥。当然存在有利地用于加速脱水的措施，尤其通过加热来进行。
这种与介质的氧饱和相关的快速脱水确保了需氧细菌的存在。如果厘米级的结构化是成功的，则水的贫化与溶解氧的消耗是平行的，以至于菌群由于水缺乏而减少但决不从NO3或SO4寻求氧，而从NO3或SO4寻求氧会具有通过使这些元素还原而产生恶臭气味的效果。
借助于根据本发明的方法，测得介质的氧化还原增益为数十mV，已知的是，曝气持续时间越长，则在氧化还原方面的增益越有利，一直到某个限度，就象涉及气体汽提的作用那样。
还将注意到，所分离的水得益于与有机物质相同的物理和化学类别的处理。这是因为空气未被捕获于其中，但氧化还原也是升高的，胶体级分被固定到MO上，从而留下透明的水，所述透明的水所具有的MES和有机物质的载荷远低于当与本发明方法无关地操作传统技术时的情况。
在有利的实施方案中，可进一步和/或另外具有以下布置中的一种和/或另一种：
-将污泥流向对面地并且在距腔室的壁和/或屏(écran)的小于确定值的距离d处注入所述腔室中;
-d小于50mm;
-空气供给管路位于污泥注射的上游;
-空气柱的绝对压力P大于1.5巴。
有利地，污泥因而并且例如以大速度对着腔室内部的屏喷射，管的末端是在该内部凸出的，例如垂直地指向的，并且因此位于距对面壁的距离d≤50mm处。
还可以考虑弹簧类型的分散装置。
利用根据在此更特别描述的实施方案的方法，液体在流化床中上升。由于对腔室壁的冲击力以及气体与液体之间的比例，则出人意料地观察到胶体和/或固体结构的爆裂，在气体床中爆裂的液体以气体的速度上升，使得以极其有效的方式实现有气味分子(H2S，NH3)的消除(汽提)。
如果寻求汽提(英文术语stripping)，那么可以提出特别的物理化学条件：提高pH、温度(对于NH3的汽提)，等等。
在一种有利的实施方案中，腔室的压力由活门(clapet)系统来保持。在加压区域的出口处，该床相反地经历减压，这有利于通过添加絮凝剂而获得的有机物质的凝聚工作。
该活门实际上产生允许腔室内过压的压降。它在最大压力下处于关闭位置，然后例如以振荡模式运行。振荡状态的频率则由加压器的最大压力建立。
例如并且为了此目的，该腔室是垂直的，借助于过压阀门在所述腔室的顶部连续地或者间歇地排出所述流，所述过压阀门在高于确定空气柱的过压的确定阀值时启动。
为了优化爆裂，对于颗粒状的矿物物质来说使用砂、碳酸盐类型的冲击试剂，火山灰、沸石等类型的排水多孔化合物，其中用量、粒度、组成等在本领域技术人员的能力范围之内根据排放物和所寻求的结果来确定。
实际上可观察到，颗粒状材料的添加提高了效率并且尤其使得能够有助于破坏结合的水与有机物质之间的键，并且也使絮凝物加重，这然后大大促进了其从液体的分离。
在其它有利的实施方案中，还采用以下布置中的一种和/或另一种：
-通过在相继袋中过滤将固体物质与液体连续分离，所述相继袋随着它们被过滤的固体物质装满而被更换;
-空气以Q≥20q，例如大于40q，大于60q或100q，或者20倍至60倍q的流量流通;
-流量q大于或等于10m3/h，流量Q大于或等于100Nm3/h，例如大于200Nm3/h并且腔室中的相对压力大于或等于1巴(绝对压力2巴)，例如大于或等于1.2巴。
-絮凝剂以污泥中所含的干物质比率的0.5%-3%的比例添加。“干物质比率”被理解为是指相对于排放物总重量的%的固体重量%。例如每吨MS消耗5kg-25kg的商业产品;
-该絮凝剂为阳离子类型的有机絮凝剂。
这例如涉及提供来自相同名称的公司的以标号ASHLAND 860BS、CIBA8646FS、SNFHIB640或840而为人知的聚合物。
例如，对于包含7g/l的固体物质(MS)的污泥来说，使用50g的粗聚合物，例如以5g/l制备，即每m3的污泥注入10l的溶液。该注入有利地在柱的出口处立即进行;
-在腔室出口处使排放物脱气并且使用所获得的气体以供给用于在下部的空气注入。
颗粒状矿物物质例如以污泥的MS比率的10%、5%、4%或1%的量使用。
正如已看到的，这有利地涉及砂、碳酸钙、熟石灰等。
它在柱的上游被引入例如与液体污泥混合的池中。
在一种有利的实施方案中，还提供氧化试剂。
在某些应用中，例如当污泥含有大量有机脂肪酸时或者当这些污泥是由甲烷化器获得的污泥时，这种额外的提供使得能够获得优异的结果，例如按照下述比例：对于包含40g/l的MS的1m3污泥来说为1l的H2O2。
还有利地，可以考虑提供有助于有机物质的凝结的试剂：例如对于11g/l的MS和8%的MV(有机物质和干物质之间的比例)的污泥和对于500ml的污泥来说，在柱后引入絮凝剂之前，在引入液体到柱中时，提供1ml的FeCl3(10%的溶液);
-所获得的饼被回收并通过干燥、压制或离心而脱水以获得凝固的饼。其具有优异的微孔性。这种微孔性提供了显著的优点，也即，沟纹使得能够快速排出未结合的水，并且孔能够使污泥强烈曝气并且保持需氧细菌状态。
本发明还提供通过例如上面所描述的方法直接获得的产品。
本发明还提供利用如上所述的方法获得的凝固的且结构化的污泥饼，其特征在于，它由以曝气方式彼此叠置的污泥层和/或带形成。
有利地，所获得的污泥饼具有大于5%，例如大于40%，例如大约为浮石的多孔性(大约85%)的多孔性。
本发明还提供实施如上所述的方法的设备。
本发明还提供用于处理以流量q连续供给的液体污泥流的设备，包括以流量Q≥5q的空气供给装置(moyens)，沿着纵向轴线在确定的长度L上延伸的腔室，其被设置为在下部由空气供给装置进行供给并且包括至少一个污泥供给管，所述污泥供给管位于所述腔室的下半部分，用于通过所述管以所述流量q将污泥注入到腔室中的装置，在该腔室下游的气溶胶化的污泥流的离开管道或储池，以及将所处理的污泥的固体部分和液体部分分离的装置，
其特征在于，该液体污泥是有机的，长度L、流量Q和腔室中的过压被设置为用于产生流化床，
所述管道或所述储池包括使得处于大气压下或基本上大气压下的装置
并且该设备包括将絮凝剂连续引入所述管道或所述储池中的装置，以在引入到所述分离装置中之前在所述管道或所述储池中聚集/凝结有机物质，同时使其脱臭。
有利地，该设备包括在空气供给装置上游的在污泥流中供给颗粒状矿物物质的装置。
在一种有利的实施方案中，提供用于供给特脱臭污泥的至少一个管，所述管位于所述腔室的下半部分，所述管的末端在腔室内部是凸出的，位于空气供给的上方并且在距对面壁的距离d处，例如d≤50mm。
还有利地，该设备被设置为使得借助于过压阀门在顶部排出所述流，所述过压阀门在高于2绝对巴时启动。
在一种有利的实施方案中，该腔室具有直径D，确定的长度L大于10倍的D。
还有利地，该离开管道具有0.5D至0.9D的直径d0。
本发明还提供包括以确定的流量供给液体氧化或凝结试剂的装置的设备。
有利地，该设备包括由至少一个过滤袋或斗形成的脱水的经处理污泥的回收装置，干燥床通过由砂构成的排水层提供。
该设备还包括颗粒状矿物物质的回收和再循环装置。
在一种有利的实施方案中，该设备还包括在压缩空气存在下将脱水的经处理污泥挤出成为分开的压条(boudins)的装置。
挤出装置例如由穿有多个孔的圆柱形部件构成，其中污泥通过所述孔被压实和挤出。