申请日2014.11.27
公开(公告)日2016.11.09
IPC分类号B01D21/28; B01F3/04; C02F1/24; C02F11/14; B01F5/02; C02F1/20; C02F1/52; C02F1/56; C02F1/74; C02F11/12
摘要
本发明涉及处理和调理液体污泥(2)的方法和设备(1)以及利用这种方法获得的凝固的污泥饼，其中在以第一流量Q(m3/h)连续供给污泥的在线容器(5、6)中，通过利用以其中Q’>5Q的流量Q’(Nm3/h)注入容器中的空气(13)冲击污泥而产生污泥第一乳液(14)，这是在具有小于0.05m3的小体积的第一区域(8)中，以产生第一乳液(14)，然后被运送到在确定的第一长度L1上延伸的容器的第二区域(16)中，然后经由产生压降的构件(18)排出到在确定的第二长度L2上延伸的腔室(19).注入至少一种絮凝剂(22)，以用于获得凝结的第二乳液(23)，并将其至少部分脱气，然后过滤或倾析如此获得的第二乳液(23)的悬浮物质。
权利要求书
1.处理和调理液体污泥(2、31)的方法，其中在以第一流量Q(m3/h)连续供给污泥的加压在线容器(5、6、33、52、83、117、119、131)中，通过利用以其中Q’>5Q的流量Q’(Nm3/h)注入容器(5)中的空气(13)冲击污泥(2、31、81)而产生污泥第一乳液(14、57、89)，然后在回收乳液和脱气之前经由产生压降的构件(18、38、61)在容器出口处将其排出，然后过滤(25、25，)或倾析如此获得的乳液的悬浮物质(23)，将其与连续排空的液体部分(27、49、105、112)分离，
其特征在于，将污泥(2)和空气(13)注入到容器的第一区域(8、56、84、117、133)中，然后向在确定的第一长度L1上延伸的容器的第二区域(16、59、91、119、141)排出如此形成的乳液，空气和污泥向第一区域的注入以及长度L1适合于构成由污泥滴在空气中形成的所述第一乳液;
该排出在确定的第二长度L2上延伸的腔室(19、39、62、94、121)中进行，其中注入至少一种絮凝剂(22、45、73、123)，以在所述腔室中获得空气在凝结和絮凝的污泥中的第二乳液;
并且所述第二乳液通过使腔室通至大气(20)而至少部分脱气(20、46、67)。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，第一区域具有小于0.05m3的小体积。
3.根据前述权利要求任一项所述的方法，其特征在于，确定的第一长度L1大于50cm。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，确定的第二长度L2大于1m。
5.根据前述权利要求任一项所述的方法，其特征在于，容器(5、33)中的平均压力P使得：1.5巴 6.根据前述权利要求任一项所述的方法，其特征在于，在容器的出口处，在配备有搅拌装置(96)的脱气室(95、124)内使乳液强烈脱气。 7.根据前述权利要求任一项所述的方法，其特征在于，在线容器(8)为平均直径d和高度H≥10d的柱(6)，污泥(2)在柱的下部(10)被引入到气体床中，所述气体床通过在所述污泥供给的水平处注入的空气产生。 8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，将液体污泥(2)喷射到柱(6)中的容器的内壁(11)或内屏上，以改善所述污泥在气体流中的爆裂。 9.根据前述权利要求任一项所述的方法，其特征在于，将污泥(2)通过静态混合器引入容器(5、6)的下部(10)。 10.根据前述权利要求任一项所述的方法，其特征在于，絮凝剂(22、45、73)是在通至大气之前在容器的出口紧邻处注入的聚合物。 11.根据前述权利要求任一项所述的方法，其特征在于，在容器(6)的上游在污泥流中引入至少一种取自下述的试剂：砂、碳酸钙、熟石灰、氧化试剂和/或助凝试剂。 12.根据前述权利要求任一项所述的方法，其特征在于，在容器的上游引入至少一种取自下述的试剂：砂、碳酸钙、熟石灰、氧化试剂和/或助凝试剂。 13.根据前述权利要求任一项所述的方法，其特征在于，该腔室(19、62、94)是管状的，其所具有的平均通过截面等于容器的平均通过截面。 14.根据权利要求13的方法，其特征在于，该腔室包括至少一个在容器(6、52)出口的下游的压降产生元件(18、61、97)，在其出口处注入絮凝剂。 15.根据权利要求14的方法，其特征在于，该腔室包括至少一个在第一产生元件之前的第二压降产生元件，在其出口处引入至少一种试剂和/或空气。 16.根据前述权利要求任一项所述的方法，其特征在于，所述压降产生元件是文丘里管(18、38、44、64)。 17.根据前述权利要求任一项所述的方法，其特征在于，通过在起到浓缩器作用的容积(101、128、166、180)中絮凝的乳液的浮选/沉降来进行污泥的快速和/或几乎即时的浓缩。 18.根据权利要求17的方法，其特征在于，该污泥通过浓缩器的溢流排出。 19.根据前述权利要求任一项所述的方法，其特征在于，通过离心、过滤和/或压制在管状腔室的下游进行污泥处理。 20.根据前述权利要求任一项所述的方法，其特征在于，将注入的空气加热和/或与水蒸气混合。 21.根据前述权利要求任一项所述的方法，其特征在于，空气被注入以用于在污泥流中形成螺旋形流动。 22.处理和调理液体污泥的设备，包括在线容器(5、6、33、52、83、117、119、131)，以第一流量Q(m3/h)向所述容器连续供给污泥(2、31)的供给装置(3、82)，以其中Q’>5Q的流量Q’(Nm3/h)向所述容器供给空气的供给装置(87)，以及如此絮凝的乳液的过滤和/或倾析装置(25、25’、68)，其被配置用于将液体部分与悬浮物质分离并且将其连续回收，其特征在于，该容器的污泥和空气供给装置(3、82)被配置用于将污泥和空气注入容器的第一区域中，然后用于在第一长度L1上运送混合物以形成污泥滴在空气中的第一乳液， 该设备包括在容器中所获得的第一乳液的排出腔室(19、39、62、93、121)，该腔室(19、39、62)是在确定的长度L2上延伸的管状腔室，包括通至大气的装置以及在相对于所述通至大气的上游将至少一种絮凝剂(22、45、73)注入所述管状腔室中的装置(21、72、98、123)，以便形成空气在凝结和絮凝的污泥中的第二乳液。 23.根据权利要求22所述的设备，其特征在于，容器的第一区域具有框限于两个穿过壁之间的小于0.05m3的小体积。 24.根据权利要求22和23任一项所述的设备，其特征在于，在线容器(5，33，52)为平均直径d和高度H≥10d的柱(6)，污泥在柱的下部(10)被引入到气体床中，所述气体床通过在所述污泥供给的水平处注入的空气产生。 25.根据权利要求24所述的设备，其特征在于，该柱(6)还包括置于向柱中注入的注入装置的出口处的内屏，用于使污泥射流爆裂。 26.根据权利要求22至25任一项所述的设备，其特征在于，该设备包括在容器上游的污泥静态混合器。 27.根据权利要求22至26任一项所述的设备，其特征在于，该腔室(19、62、94)是管状的，其所具有的平均通过截面等于容器的平均通过截面。 28.根据权利要求27所述的设备，其特征在于，该管状腔室(16)包括至少一个在容器出口的下游的压降产生元件(18、44、61、97)，在其出口处注入絮凝剂。 29.根据权利要求28所述的设备，其特征在于，该管状腔室包括至少一个在第一产生元件之前的第二压降产生元件(38)，在其出口处引入(42)至少一种试剂和/或空气。 30.根据权利要求28和29任一项所述的设备，其特征在于，所述压降产生元件是文丘里管。 31.根据前述权利要求22至30任一项所述的设备，其特征在于，该设备还包括位于容器下游的配备有搅拌装置(96)的脱气室(95、124)。 32.根据权利要求22至31之一所述的设备，其特征在于，该设备还包括在该腔室下游的起到浓缩器作用的容积(101、128、166、180)，其被配置为使得能够进行在确定的高度上的絮凝的污泥的浮选。 33.根据权利要求32所述的设备，其特征在于，该容积包括通过溢流而排出污泥的装置(107;159，160;173，174)。 34.通过根据权利要求1至21任一项所述的方法获得的凝固的污泥饼，其特征在于，它由有机污泥形成并且它具有0.5-0.9g/cm3的密度。 35.根据权利要求34所述的饼，其特征在于，它具有与浮石的多孔性相同或类似的多孔性。 说明书 处理液体污泥的方法和设备以及利用这种方法获得的污泥饼 技术领域 本发明涉及通过将空气注入污泥流来处理液体污泥的方法。 本发明还涉及实施这种方法的液体污泥处理设备以及利用该方法获得的污泥饼。 本发明特别重要但非排它性地应用于在工业水倾析池中累积和/或由水处理产生的污泥的增稠和/或体积减小的领域。 背景技术 已知污泥浓缩器(FR 2 729 383)，其使得能够借助于在储存槽的可透水底部上移动的机械刮板来改善致密污泥的干燥度。 这类设备包含堵塞的风险，其需要去堵塞措施，并且具有机械设备的脆弱性。 还已知通过如下方式使来自水处理的污泥增稠的方法：需要表面脱气的絮凝/倾析，将再絮凝试剂注入污泥中，并且最后在至少一个层状浓缩器中增稠。在此再次地，该增稠通过机械方式提供并且无法避免频繁的堵塞。 还已知沥水台系统，但它具有明显的操作限制，并且需要可观尺寸的设备。 还已知旋转鼓类型的机械增稠系统。 它们是鲁棒的系统，但在结果方面受限，因为它们并不能够预期大于30-40g/l MS的增稠。 还已知由倾析槽形成的静态增稠系统。 然而，在静态增稠的情况下，停留时间是显著的并且遗憾地是产生引起恶臭的污泥厌氧演变以及所述污泥的胶体性质的增加。 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方法和设备，尤其是它们不使用可能卡住的机械系统或者造成待处理污泥的结构改变的系统，而是使用液压系统，还有不贵的试剂(超压或压缩空气，或者传统絮凝剂)，并且这同时能够使污泥快速去污染，根据本发明的增稠方法的使用仅需要数秒钟或数分钟。 为此，本发明从污泥的连续或半连续(通过交替分批)处理和/或增稠的原理出发，其中以连续流的形式将污泥供给腔室，向其中以大流量(数十甚至数百Nm3/h)同时注入空气，所述大流量在空气和污泥之间相遇的地方引起所获得的乳液的大的速度V(V>10m/s)(例如50m/s)，所述乳液由在强空气流中的众多污泥小滴形成，通过在腔室中和/或在腔室出口处变狭窄而在乳液中产生确定的压降，在这种变狭窄之后注入絮凝剂，使所述乳液在大气压下脱气并且在过滤或倾析设备中回收全部。 有利地，还在具有溢流口的容器中在下游在线地快速浓缩污泥。 为此目的，本发明尤其提供用于处理和调理(conditionnement)液体污泥的方法，其中在以第一流量Q(m3/h)连续供给污泥的加压在线容器中，通过利用以其中Q’>5Q的流量Q’(Nm3/h)注入容器中的空气冲击污泥而产生污泥第一乳液，然后在回收乳液和脱气之前经由产生压降的构件(organe)在容器出口处将其排出，然后过滤或倾析如此获得的乳液的悬浮物质，将其与连续排空的液体部分分离， 其特征在于，将污泥和空气注入到容器的第一区域中，然后向在确定的第一长度L1上延伸的容器的第二区域排出如此形成的乳液，空气和污泥向第一区域的注入以及长度L1适合于构成由污泥滴在空气中形成的所述第一乳液; 该排出在确定的第二长度L2上延伸的腔室中进行，其中注入至少一种絮凝剂，以在所述腔室中获得空气在凝结和絮凝的污泥中的第二乳液; 并且所述第二乳液通过使腔室通至大气而至少部分脱气。 有利地，第一区域具有尤其在两个侧壁之间框限出的小体积(例如，在文丘里管或管路限流器(restriction)中)并且例如小于0.005m3。 术语“半连续(地)”被理解为是指相继批料很快地或者基本上不停止地一个被另一个替换，以使得能够进行连续或半连续处理，由此保证良好的节奏。 在此观察到，第一乳液更确切地说是污泥乳液。这是指下述这样的乳液：其中在作为连续相的空气中，污泥处于分散相。 相反，第二乳液更确切地说是气体在污泥中的乳液，絮凝剂在污泥絮团(flocons)中封闭微米级和毫米级的气体泡。 注入区的特别减小的尺寸(例如0.01m3)将确保优异的污泥/空气混合。 这是因为在这个位置存在引起动力冲击的高速区域，其能够使污泥在气体中爆裂。如此获得的乳液然后在一定长度上延伸的容器的第二区域中经过。 应当指出，第一和第二区域可由限流器(restriction)(文丘里管和/或孔)隔开，从而形成在两个分开的室中的两个区域。 这个长度必然引起(即使是轻微的)向着容器出口的减压梯度，其显示出能够使污泥凝聚、凝结、压实，从而则制备用于随后处理的如此改性的第一乳液。 有利地，确定的第一长度L1大于五十厘米，例如大于1m，例如1m50。 因此实施加压/减压序列，这令人吃惊地产生使得能够最终获得更大的干燥度增益的物质状态(乳液)。 特别地，该加压带来了能够去稳定化和断裂静电键(库仑型)或偶极键(范德华型)的能量，并且由此使得水离开有机部分。 接下来的分散就其本身来说产生污泥加速运动并且向较低压力的区域膨胀或延伸，继续胶体的去稳定化或结构破坏效果和键断裂效果。 任选地并且在有利的实施方案中，再次重复压制然后减压的序列……，以延长/简化/产生所寻求的效果。 在此，通过本发明获得的技术效果首要地与借助于在反应器的活动区域和尺寸的条件下利用空气冲击污泥所获得的污泥的多孔化(porosification)相关，然后与容器和腔室之间的压降相关，所述容器和腔室的尺寸确定更精确且自然地由本领域技术人员根据所处理的排放物、所采用的流量和所用的絮凝剂来进行。 将空气引入到污泥流中，因而引起空气与污泥之间的冲击，然后引起例如压差，正如通过使用具有空气吸取的文丘里管系统将看到的。 有利地，确定的第二长度L2就其本身来说大于1m，更有利地大于2m或3m，例如5m或更长。 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： -容器中的平均压力P使得：1.5巴 -在容器的出口处，例如在配备有搅拌装置的脱气室内使乳液强烈脱气; -在线容器为平均直径d和高度H≥10d的柱，污泥在柱的下部被引入到气体床中，所述气体床通过在所述污泥供给的水平处(例如在上方或下方)注入的空气产生; -将液体污泥喷射到柱中的容器的内壁或内屏(écran)上，以改善液体污泥在气体流中的爆裂。为此，污泥供给容器中的出口有利地以小距离如小于5cm的距离而位于壁和/或屏的对面; -将污泥通过静态混合器引入容器的下部。静态混合器是非能量供给的本身已知的系统，位于污泥供给管中并且包括例如静态搅拌叶片和/或斜隔板等; -絮凝剂是在通至大气之前在容器的出口紧邻处注入的聚合物。这例如是阳离子类型的有机絮凝剂; -在容器的上游在污泥流中引入至少一种取自下述的试剂：砂、碳酸钙、熟石灰、氧化试剂和/或助凝试剂; -在容器的下游引入至少一种取自下述的试剂：砂、碳酸钙、熟石灰、氧化试剂和/或助凝试剂; -该腔室是管状的，其所具有的平均通过截面等于容器的平均通过截面; -管状腔室包括至少一个在容器出口的下游的压降产生元件，在其出口处注入絮凝剂; -管状腔室包括至少一个在第一产生元件的上游的第二压降产生元件，在其出口处引入至少一种试剂和/或空气; -所述压降产生元件是文丘里管; -通过在起到浓缩器作用的容积(capacité)中絮凝的乳液的浮选/沉降来进行污泥的快速和/或几乎即时(数秒钟甚至数分钟，例如七至十分钟)的浓缩，浓缩的污泥例如通过溢流(surverse)连续排出。 令人吃惊地，吹入的大的空气体积事实上产生混合有非常大空气泡(>数毫米)的污泥，这在浮选时显著提高了污泥的上升速度(乘以十倍甚至更多的所观察到的上升速度)。 有利地，通过或多或少地封堵该容积的表面，可调节(根据所用污泥和空气的流量)漂浮层的厚度，其然后并且另外可由于其重量而沉降，从而使得能够获得100-120g/lMS的浓度，已知的是，在絮凝的污泥的下方所获得的水的品质和透明度总是杰出的(在生物污泥的情况下，COD小于200mg/l甚至100mg/l)。 -通过离心、过滤和/或压制在管状腔室的下游进行污泥的额外处理; -将注入的空气加热和/或与水蒸气混合; -空气的注入以与污泥流逆流的方式进行，或者用于形成任选地与污泥流逆流的螺旋形流动，或者以与污泥流成直角而注入，或者是在污泥流的方向上注入。 本发明还提出了实施例如上面所描述的方法的设备。 本发明还提供用于处理和调理液体污泥的设备，包括在线容器，以第一流量Q(m3/h)向所述容器连续供给污泥的供给装置(moyens)，以其中Q’>5Q的流量Q’(Nm3/h)向所述容器供给空气的供给装置，以及如此絮凝的乳液的过滤和/或倾析装置，其被配置用于将液体部分与悬浮物质分离并且将其连续回收，其特征在于，该容器的污泥和空气供给装置被配置用于将污泥和空气注入容器的第一区域中，然后用于在第一长度L1上运送混合物以形成污泥滴在空气中的第一乳液， 该设备包括在容器中所获得的第一乳液的排出腔室，该腔室是在确定的长度L2上延伸的管状腔室，包括通至大气的装置以及在相对于所述通至大气的上游将至少一种絮凝剂注入所述管状腔室中的装置，以便形成空气在凝结和絮凝的污泥中的第二乳液。 “确定的长度L1或L2”应当被理解为是大于0.5m，有利地1m，例如2m、3m并且有利地大于5m如10m的距离。 有利地，容器的第一区域具有小于0.05m3的小体积，尤其框限于两个侧壁之间(小截面)(在它们之间，污泥因而被引入以用于向着更大体积和/或更大截面的第二区域而离开)。 该小体积例如由文丘里管形成和/或构成空气和污泥的同时注入设备或注入装置的一部分。 有利地，在线容器为平均直径d和高度H≥10d的柱，污泥在柱的下部被引入到气体床中，所述气体床通过在所述污泥供给的水平处(例如下方一点或上方一点(一厘米或数厘米))注入的空气产生。 还有利地，该柱还包括置于向柱中注入的注入装置的出口处的内屏，用于使污泥射流爆裂。 更有利地，该设备包括在容器上游的污泥静态混合器。 有利地，该腔室包括至少一个产生压降的元件，例如文丘里管。 在一种有利的实施方案中，本发明还提供位于容器下游的配备有搅拌装置的脱气室。 有利地，本发明还考虑在该腔室的出口处或下游的起到浓缩器作用的容积，其被配置为使得能够进行在确定的高度上的絮凝的污泥的浮选(在确定的范围中，例如20cm至1m的污泥厚度)，配备有通过溢流连续排出污泥的装置。 本发明还提供由有机污泥获得的凝固的污泥饼，其具有与浮石的多孔性相同或类似的多孔性。“相同或类似”被理解为是指多孔性等于±20%、有利地±10%。 多孔性例如以本身已知的方式针对样品来计算，所述样品在利用例如以名称Soxhlet已知的提取器或通过真空蒸馏从样品提取流体之后来制备。例如通过求积法测量总体积Vtotal，然后例如利用比重瓶测量固体体积。 浮石的多孔性就其本身来说为大约85%(±5%)。 有利地，所述饼的密度为例如0.5-0.9g/cm3。 有利地，所述饼通过如上所述的方法和/或设备获得。