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En présence des quantités de boue de décantation provenant de nos jours des grandes villes, le traitemen et l'élimination de cette boue deviennent de plus en plu difficiles. Suivant un procédé utilisé jusqu'à présent, la boue obtenue lors de la décantation est soumise à un processus de décomposition ou putréfaction, puis est sé- chée dans beaucoup de cas par action de l'air et du so- leil sur des champs de séchage. Toutefois, avec la quan- tité croissante de boue de décantation, ce procédé était devenu non économique, étant donné qu'il nécessite, d'une' part, beaucoup de place, qu'il est long et qu'il dépend en outre des conditions atmosphériques.
Il était donc devenu de plus en plus urgent de remplacer le procédé de séchage naturel long et encombrant par l'application
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d'un procédé de séchage artificiel. On a entrepris, en conséquence, depuis plusieurs années des essais partiel- lement poussés avec un procédé de séchage artificiel, sans qu'on ait pu toutefois trouver des solutions pleinement satisfaisantes techniquement.
La plus grande difficulté au cours de la déshydra- tation réside dans le fait que la boue est constituée pour la majeure partie par des colloldes qui renferment l'eau. Ces colloïdes ne libèrent l'eau que difficilement, de sorte qu'à l'exception de l'évaporation de l'eau les procédés de fractionnement physiques n'ont donné aucun résultat dans la pratique.
On a par exemple déjà essayé de déshydrater la boue dans des installations de centrifugation. Toutefois, ce procédé n'a conduit qu'à une déshydratation s'élevant au maximum à 80% de la teneur en eau, même pour des accé- lérations considérables. En outre, on a déjà essayé de réduire la teneur en eau par des procédés de filtrage.
Toutefois, on a rencontré jusqu'à présent, pour ce procé- dé, des difficultés technologiques très grandes, étant donné que les filtres constitués le plus souvent par des textiles se colmatent rapidement et deviennent, par suite imperméables à l'eau. De plus, les filtrations ne condui- sent qu'à une faible déshydratation, même pour un vide relativement poussé. On a également proposé de chauffer la boue et d'évaporer le liquide. Bien que ce procédé puisse être exécuté en principe, il n'a pas pu s'implanter jusqu'à présent dans la pratique en raison du besoin con- sidérablement élevé d'énergie.
Etant donné que l'eau est renfermée dans une large mesure dans les particules colloïdales, la boue de décan- tation est également déshydratée de nos jours en détrui- sant les colloïdes à l'aide de précipitants, puis en sé- parant la boue de l'eau. Ce procédé aussi ne satisfait
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pas à toutes les conditions en raison de la déshydrata- tion non élevée et des frais occasionnés par les produits chimiques. De plus, on a déjà proposé aussi depuis long- temps de chauffer la boue à la température d'ébullition et même au-dessus de cette température. Les essais entre- pris dans ce sens n'ont toutefois conduit qu'à des amélio- rations insignifiantes, de sorte que ces essais n'ont pas été continués comme ne donnant aucun résultat.
Les ouvrages récents concernant la déshydratation artificielle de la boue montrent qu'on tend à utiliser un compromis en combinant les procédés de déshydratation utilisés jusqu'à présent, ce compromis ne conduisant tou- @ tefois qu'à des résultats partiellement satisfaisants.
Dans ces procédés combinés, une déshydratation est effec- tuée par voie physique¯(filtrage, centrifugation) jusqu'à une teneur en eau de 75% avec en partie une addition de pécipitants, après quoi le reste de la déshydratation est effectué par évaporation. Toutefois, cette évapora- tion est extrêmement défavorable en ce qui concerne l'é- nergie', en raison de la grande consommation de chaleur.
Il y a une année environ, une publication a décrit l'une des rares installations de déshydratation utilisées jus- qu'à présent et travaillant sur une grande échelle. Cette installation alimentée en boue putride travaille par pré- cipitation à la chaux et au sulfate de fer, puis par fil- trage sous vide, la teneur en eau qui s'élève encore à
75% étant réduite par évaporation. Le bilan d'énergie de cette installation est par suite défavorable.
Conformément à la présente invention, un procédé proposé pour la déshydratation de la tourbe est utilisé pour la boue.
Depuis plusieurs années déjà, donc avant la mise en marche de l'installation mentionnée pour la déshydra- tation de la boue, on a proposé de chauffer de la tourbe humide sous une pression appropriée à une température
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supérieure à 20000, puis de la centrifuger. Bien que ce procédé de déshydratation de la tourbe ait déjà été rendu public depuis quelques siècles, il n'a jamais été utilisé jusqu'à présent pour la boue de décantation par suite d'un préjugé technique. Cela a essentiellement deux raisons.
Tout n'abord, ce procédé n'a pas pu s'implanter dans l'industrie de la tourbe, étant donné que la déshy- dratation obtenue dans le cas de la tourbe n'a conduit qu'à une faible amélioration par rapport aux procédés de séchage de la tourbe utilisés jusqu'à présent, avec une dépense considérablement plus élevée. En utilisant ce procédé, il n'a pas été possible jusqu'à présent d'amener la tourbe à une teneur en eau inférieure à 80-85%. Toute- fois, ce degré de déshydratation peut également être ob- tenu jusqu'à présent pour une boue, bien que seulement pour une boue putride, à l'aide de centrifugeuses tra- vaillant à des vitesses de rotation élevées.
Etant donné .qu'on ne s'attendait à aucun résultat meilleur ou au moins! à aucun résultat considérablement meilleur que celui ob- ,tenu-pour la tourbe, les essais dans ce sens ont été in- terrompus. En outre, on a entrepris, comme déjà mention- né, des essais avec chauffage de la boue putride, ces essais n'ayant conduit à aucun résultat favorable, à l'exJ ception de l'évaporation. Pour cette raison, les teohni- ciens ne s'attendaient à aucun succès en appliquant le procédé de séchage de la tourbe à la boue, de sorte qu' aucun essai n'a été effectué.
Malgré l'opinion générale exposée des techniciens, on a toutefois constaté de façon surprenante qu'un chauf- fage de la boue putride ou fraîche à une température su- périeure à 175 C et le maintien de cette température pen- dant au moins une heure ont donné des résultats remarqua- bles. Ce qui est totalement inattendu dans ce résultat c'est que la destruction des colloïdes et une libération
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des molécules d'eau apparaissaient déjà à une température de 175 C et notamment qu'une déshydratation avec centri- fugeage subséquent était possible jusqu'à une teneur en eau de 30%, ce qui était considéré comme complètement impossible jusqu'à présent par les techniciens.
En outre, l'application du procédé de séchage de la tourbe présente l'avantage considérable que la boue fraîche peut égale- ment être déshydratée sans inconvénients importants. De plus, en utilisant le procédé pour la boue, l'eau retirée est bien claire et ne contient plus aucune matière en sus- pension pouvant se déposer. Ce résultat, qui est détermi- nant pour la pratique en plus d'un grand degré de déshy- dratation, ne peut être obtenu dans cette mesure avec aucun procédé de déshydratation de boue connu jusqu'à présent. Le même procédé ,qui ne conduisait pour la tourbe qu'à une déshydratation relativement faible, trou- ve toute son importance à une grande échelle dans la dée- hydratation de la boue.
- Le procédé utilisé pour la boue est décrit en dé- tail dans ce qui suit :
La boue fraîche ou putride est chauffée dans un autoclave à une température supérieure à 175 0 et est maintenue à cette température pendant une durée comprise entre une et quatre heures. La température précise et la durée la plus favorable dans chaque cas particulier dé- pendent de la nature de la boue à déshydrater. Comme va- leurs moyennes, on peut prendre une température de 200 à 230 C et une durée comprise entre 1 heure 1/2 et 2 heu- res 1/2.
On a constaté qu'avec une température plus éle- vée et de même avec une durée plus longue de la boue à une température déterminée la propreté de l'eau à séparer' ultérieurement par centrifugeage augmente considérablement.- Pour une température de 220 C et une durée de 2 heures 1/2 environ, on peut obtenir une eau si claire, ne oonte.
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nant done :plus aucune matière en suspension pouvant se déposer, qu'elle peut être amenée à l'installation d'é- puration de l'eau évacuée sans charger onsidérablement les opérations d'épuration.
Les valeurs de la température et de la durée à choisir en particulier dépendent des conditions d essais de chaque cas. On fait remarquer à ce sujet que la température et la durée peuvent pour un résultat déterminé se compenser dans une large mesure en ce qui concerne l'eau séparée et le degré de déshydrata- tion, c'est-à-dire que la température doit être d'autant plus élevée que la durée est plus faible. Toutefois, une température de 175 C constitue dans tous les cas une con- dition pour la destruction des colloïdes. Les températu- res les plus favorables pour la boue putride sont légè- rement plus élevées que pour la boue fraîche et, en fait, cette température est supérieure à 210 C pour-la boue putride et supérieure à 200 C pour la boue fraîche.
Dans ce cas, il règne dans l'autoclave ou la cuve une pression telle que la boue se met à bouillir au maximum à la tem- pérature choisie. La boue est ensuite centrifugée ou é- ventuellement aussi filtrée, la teneur en eau pouvant être abaissée jusqu'à 30% environ, Le résidu des boues ne doit pas être soumis à un autre traitement et peut être utilisé directement, par exemple comme engrais ou combus- tible.
Un avantage particulièrement important du procédé utilisé pour la boue réside dans le fait que l'amenée d'énergie peut être réduite dans une large mesure une fois que le chauffage a été amorcé et peut même, dans cer- tains cas, être complètement arrêtée, étant donné que la réaction chimique se produisant dans la boue est une réac- tion exothermique. L'énergie nécessaire à l'exécution du procédé est donc relativement faible et est considérable- ment inférieure à celle nécessaire par le procédé d'éva- poration usuel jusqu'à présent.
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Au cours des essais entrepris, on a constaté de façon remarquable qu'il n'y a encore aucune destruction considérable des colloïdes et, par suite, encore aucune libération de l'eau à une température inférieure à 175 C.
Il existe en conséquence une valeur de température criti- que dépendant en partie de la composition de la boue et de sa nature. Toutefois, cette valeur de température cri- tique doit être dépassée pour obtenir une déshydratation efficace. L'existence de cette valeur de température cri- tique est une explication du fait qu'on n'a pas pu obte- nir, dans les essais effectués jusqu'à présent à des tem- pératures élevées, une amélioration de la séparation de. l'eau avec des procédés de fractionnement physiques sub- séquents.
Diverses modifications peuvent d'ailleurs être ap- portées à l'exemple de réalisation, décrit en détail, sans sortir du cadre de l'invention.
REVENDICATIONS
1/ Procédé de déshydratation d'une boue fraîche et d'une boue putride, earactérisé en ce que, suivant le procédé connu pour la déshydratation de la tourbe, la boue est maintenue au moins pendant une heure à une tem- pérature supérieure à 175 C et à une pression appropriée et l'eau est séparée ensuite par centrifugeage.
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In the presence of the quantities of settling sludge nowadays coming from large cities, the treatment and disposal of this sludge becomes more and more difficult. According to a process used hitherto, the sludge obtained during settling is subjected to a process of decomposition or putrefaction, then is dried in many cases by the action of air and sun on fields of water. drying. However, with the increasing quantity of settling sludge, this process had become uneconomical, since it requires, on the one hand, a lot of space, it is long and, moreover, it depends on weather conditions.
It had therefore become more and more urgent to replace the long and cumbersome natural drying process by the application
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of an artificial drying process. Partially extensive tests with an artificial drying process have therefore been undertaken for several years, without, however, being able to find fully technically satisfactory solutions.
The greatest difficulty during dehydration lies in the fact that the sludge consists for the most part of collides which contain the water. These colloids release water only with difficulty, so that with the exception of the evaporation of water the physical fractionation processes have not given any results in practice.
For example, attempts have been made to dewater the sludge in centrifugation plants. However, this process only led to a dehydration amounting to a maximum of 80% of the water content, even at considerable accelerations. In addition, attempts have already been made to reduce the water content by filtering methods.
However, very great technological difficulties have been encountered for this process so far, given that the filters most often made of textiles clog quickly and consequently become impermeable to water. In addition, the filtrations only lead to a slight dehydration, even at a relatively high vacuum. It has also been proposed to heat the slurry and evaporate the liquid. Although this method can be carried out in principle, it has so far not been able to become established in practice due to the considerably high energy requirement.
Since water is contained to a large extent in colloidal particles, settling sludge is also dehydrated nowadays by destroying colloids with precipitants and then separating the sludge from the water. the water. This process also does not satisfy
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not under all conditions due to low dehydration and cost of chemicals. In addition, it has also been proposed for a long time to heat the sludge to the boiling temperature and even above this temperature. The tests undertaken in this direction, however, only led to insignificant improvements, so that these tests were not continued as giving no results.
Recent works concerning the artificial dehydration of sludge show that there is a tendency to use a compromise by combining the dehydration methods used heretofore, this compromise leading, however, only to partially satisfactory results.
In these combined processes, dehydration is carried out physically (filtering, centrifuging) to a water content of 75% with part of the addition of pecipitants, after which the remainder of the dehydration is carried out by evaporation. However, this evaporation is extremely unfavorable from an energy point of view, due to the large consumption of heat.
About a year ago a publication described one of the few dehydration plants in use so far and working on a large scale. This installation, supplied with putrid mud, works by precipitation with lime and iron sulphate, then by vacuum filtration, the water content which still rises to
75% being reduced by evaporation. The energy balance of this installation is consequently unfavorable.
In accordance with the present invention, a proposed process for dewatering peat is used for sludge.
For several years already, therefore before the commissioning of the above-mentioned installation for dehydration of the sludge, it has been proposed to heat wet peat under an appropriate pressure to a temperature.
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greater than 20,000, then centrifuge it. Although this process of dewatering peat has already been made public for several centuries, it has never been used until now for settling sludge due to technical prejudice. There are basically two reasons for this.
First of all, this process has not been able to take hold in the peat industry, since the dehydration obtained in the case of peat only led to a slight improvement over peat drying processes used heretofore, at a considerably higher expense. Using this process, it has not been possible so far to bring the peat to a water content of less than 80-85%. However, this degree of dehydration can heretofore also be achieved for sludge, albeit only for putrid sludge, with the aid of centrifuges operating at high rotational speeds.
Since no better results were expected or at least! to no result considerably better than that obtained for peat, trials in this direction were discontinued. In addition, as already mentioned, tests were undertaken with heating of the putrid sludge, these tests not having led to any favorable result, except for evaporation. For this reason, the technicians did not expect any success in applying the peat mud drying process, so no testing was done.
Despite the general opinion expressed by technicians, however, it was surprisingly found that heating putrid or fresh sludge to a temperature above 175 C and maintaining this temperature for at least one hour. have given remarkable results. What is totally unexpected in this result is that the destruction of colloids and a release
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water molecules were already appearing at a temperature of 175 C and in particular that dehydration with subsequent centrifugation was possible up to a water content of 30%, which was considered completely impossible until now by the technicians.
Furthermore, the application of the peat drying process has the considerable advantage that the fresh sludge can also be dehydrated without significant disadvantages. In addition, by using the sludge process, the water removed is very clear and no longer contains any suspended material that can settle. This result, which is decisive for the practice in addition to a large degree of dehydration, cannot be achieved to this extent with any sludge dewatering process known heretofore. The same process, which for peat only led to a relatively low dehydration, finds its importance on a large scale in the dehydration of sludge.
- The process used for the sludge is described in detail in the following:
The fresh or putrid sludge is heated in an autoclave to a temperature above 175 0 and is maintained at this temperature for a period of between one and four hours. The precise temperature and the most favorable duration in each particular case depend on the nature of the sludge to be dehydrated. As average values, we can take a temperature of 200 to 230 C and a duration of between 1 1/2 and 2 1/2 hours.
It has been observed that with a higher temperature and likewise with a longer duration of the sludge at a determined temperature, the cleanliness of the water to be separated subsequently by centrifuging increases considerably. For a temperature of 220 C and lasting about 2 1/2 hours, you can get water that is so clear, not oozing.
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However, there is no longer any suspended matter that can be deposited, that it can be brought to the evacuated water purification installation without overloading the purification operations.
The temperature and time values to be chosen in particular depend on the test conditions in each case. It is pointed out in this connection that the temperature and the time can for a given result to compensate to a large extent as regards the separated water and the degree of dehydration, that is to say the temperature must be higher the shorter the duration. However, a temperature of 175 C constitutes in all cases a condition for the destruction of the colloids. The most favorable temperatures for putrid mud are slightly higher than for fresh mud and, in fact, this temperature is higher than 210 C for putrid mud and higher than 200 C for fresh mud.
In this case, there is a pressure in the autoclave or the tank such that the sludge starts to boil at the maximum at the selected temperature. The sludge is then centrifuged or possibly also filtered, the water content being able to be reduced by up to about 30%. The sludge residue does not have to be subjected to any further treatment and can be used directly, for example as fertilizer or combustible.
A particularly important advantage of the process used for the sludge is that the energy supply can be reduced to a large extent once the heating has been started and in some cases can even be completely stopped. since the chemical reaction occurring in the sludge is an exothermic reaction. The energy required to carry out the process is therefore relatively low and is considerably less than that required by the evaporation process customary until now.
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In the course of the tests undertaken, it has been remarkably observed that there is still no considerable destruction of the colloids and, consequently, still no release of water at a temperature below 175 C.
There is therefore a critical temperature value which depends in part on the composition of the sludge and its nature. However, this critical temperature value must be exceeded to achieve effective dehydration. The existence of this critical temperature value is an explanation for the fact that in the tests carried out so far at elevated temperatures, it has not been possible to obtain an improvement in the separation of. water with subsequent physical fractionation processes.
Various modifications can moreover be made to the exemplary embodiment, described in detail, without departing from the scope of the invention.
CLAIMS
1 / Process for the dehydration of a fresh sludge and a putrid sludge, characterized in that, according to the known process for the dehydration of peat, the sludge is maintained for at least one hour at a temperature above 175 C and at an appropriate pressure and the water is then separated by centrifugation.