Brevet FR2132342A1 — publié le 19721117

La présente invention est relative à un four à étages ainsi qu'à un procédé de combustion de boues de curage dans un four a étages. Comme il est eonnu, il apparaft lors du traitement d'eaux usées communales ou industrielles, des boues de curage qui doivent être utilisées dune manière appropriée ou éliminees. En plus de dispositions pour l'utilisation des boues de curage par compostage, des procédés de combustion des boues provenant des installations de purification des eaux vannes ont en particulier pris de l'importance Des difficultés lors de la combustion résultent en particulier du fait que les boues de curage se présentent avec une consistance variable, qui va d'un état tres fluide en passant par un état visqueux jusqu'à un état piteux. Il est par conséquent courant de déshydrater les boues provenant d'installations de curage industrielles ou communales, dans des filtres ou des centrifuges ou sur des plans de séchage et de fournir les boues déshydratées à un four en vue de la combustion (demande de brevet allemand mise à la disposition du public sous le NO 1.207.538, brevet suisse 408.264, brevet U.S.A 2.144.507). Avec cette façon de procéder une dépense importante en moyens d'exploitation et en investissements est requise, car les ensembles pour le traitement des boues, 11 entreposage des gtteaux de filtre, le transport des g teaux de filtre et le dosage exigent des espaces importants et de grandes dépenses de personnel.Il est en outre inévitable que le personnel doive intervenir régulièrement dans le déroulement de l'exploitation et vienne alors en contact avec les boues au courus de leurs diverses phases de traitement, ce qui est à éviter pour des raisons d'hygiène. Un autre inconvenient, en particulier lors de la combustion dans des fours à étages, se présente lorsqu' la suite de circonstances quelconques, les boues sont fournies avec une teneur en eau t-op élevée. Bes boues parvienient alors, par l'intermédiaire des étages servant au séchage préalable, avec une teneur en humidité élevée inadmissible à la zone de combustion et empêchent en cet endroit I'operation de combustio. Si d'autre part les boues sont fournies au four à l'état trop sec, la quantité de chaleur provenant de la combustion dans les étages de combustion ne peut pas être mise à profit dans les étages de séchage et est perdue. A cause des températures élevées des gaz d'échappement, des dommages peuvent en outre être provoqués dans les dispositifs d'épuration des gaz de fumée ou dans la cheminée. Afin d'éliminer les inconvénients précités, il a déjà été proposé de déshydrater les boues provenant des installations de purification dans des machines centrifuges et d'envoyer le produit de la machine centrifuge au moyen d'une bande transporteuse, d'un chargeur à auges ou d'une vis doseuse, ou encore à l'aide de plusieurs de ces dispositifs, à un four à étages (Umsehau 1961, nO 22, page 696). On rencontre alors toujours de nouvelles difficultés d'exploitation par suite d'un collage, d'une adhérence ou dtun suintement des boues, avec pour conséquence un mode de travail non hygiénique et des odeurs désagréables. En outre, la régulation des fours à étages n'est que difficilement possible, parce qu'une telle régulation ne peut pas se faire sans retard. Il est également connu de procéder à la combustion des boues par exemple dans des fours à étages seulement après un séchage préalable (Wasser, l'uft und Betrieb 14 (1970), nO 1, page 38). Ce procédé ne peut cependant avoir de résultat que quand le séchage est pratiquement total. Ces inconvénients résident dans une mise en oeuvre d'appareillage élevée pour la phase de séchage et une utilisation peu avantageuse de la chaleur contenue dans les gaz d'échappement et par conséquent de la teneur en énergie des boues de curage. Be but de ltinvention est d'éviter les inconvénients connus et d'établir un four à étages pour la combustion de boues provenant des installations de purification qui travaille d'une façon simple, sûre et parfaitement hygiénique, tout en étant également insensible à la mise en oeuvre de boues à teneur élevée en eau. Ie but de l'invention est également d'of frir un procédé pour la combustion de boues de curage dans un four à étages, qui permet une combustion parfaite avec une consistance variable des boues de curage. Le premier problème est résolu grâce à un four à étages pour la combustion de boues de curage, formé par des zones de préséchage, de combustion et de refroidissement, ainsi que par des bras agitateurs portant des dents et mis en mouvement dans les étages des zones individuelles, ce four se caractérisant suivant l'invention par un agencement tel des dents d'agitation sur les bras d'agitateurs, que dans la zone de séchage pratiquement la totalité de la superficie des étages est balayée, tandis que dans la zone de combustion, seules sont balayées des surfaces annulaires circulaires. Be second problème est résolu.grâce à un procédé de combustion zen boues de curage dans un four à étages formé par des zones de préséchage, de combustion et de refroidissement, qui se caractérise suivant l'invention par le fait que. les boues de curage sont. séchées en évitant la formation d'accumulations ou talus de la matière, mais avec une formation d'accumulations ou talus de matière lors de-la combustion. Grâce à l'objet de l'invention, qui réside notamment dans l'agencement différent t particulier des dents d'agitation dans les différents étages, on obtient qu'au départ du four à étages, il ne subsiste aucune matière solide pouvant provoquer par une combustion lente ou une carbonisation, des odeurs gênantes. La combustion de la matière est obtenue totalement dans un ou plusieurs étages prévus danse ce but. Lors de l'exploitation, on évite des mises à feu dans les étages prévus pour le séchage L'agencement des dents d'agitation sur les bras d'agitateurs et par rapport au fond du foyer a pour effet que dans les étages où la matière doit être séchée, aucun résidu ne s'accumule en formant des talus. Dans.le ou les étages de combustion, on produit par exemple en retirant des dents d'agitation, des talus annulaires qui sont associés à une couche de braises plus -im- portante, un temps de séjour plus long et par conséquent à une meilleure combustion. Simultanément, l'effet désiré d'une variation brusque de température dans la matière depuis la température limite de refroidissement jusqu'a la température de- com- bustion est assuré, ce qui est particulièrement avantageux pour une combustion sans odeur. Suivant le genre des boues, il peut être avantageux de n'ajuster dans l'étage de combustion le plus haut, l'augmentation au lit de braises qu'au milieu de l'étage, afin d'éviter que lors d'une combustion à flammes longues, les pointes des flammes ne pénètrent dans l'étage de séchage et y provoquent la formation de suie et dwodeurs. Pour stabiliser l'effet précité de variation brusque de température, il peut être utile de doser des boues humides supplémentaires dans le dernier étage de séchage, afin de fixer la température de la matière dans cet étage à la basse valeur requise. Simultanément, on obtient grâce à cette disposition un effet de refroidissement brusque qui assure que la température du gaz à partir de cet étage est réduite et ne conduit pas à une mise à feu de matière largement préséchée. Afin d'éviter en toute certitude une formation de talus dans les étages de séchage, dans une forme de réalisation avantageuse de l'invention, la piste d'une dent d'agitation devrait chevaucher partiellement celle de la dent d'agitation adjacente. Ceci est obtenu lorsque la disposition des dents sur le bras d'agitation s'effectue en fonction de leur largeur sous un angle déterminé. Be four à étages peut être utilisé pour des boues qui sont prélevées sans aucun traitement préalable à partir d'une installation de purification ou d'un épaississeur de boues, aussi bien que pour les boues qui ont été déshydratées après un traitement préalable quelconque au moyen de machines centrifuges ou d'installations de filtrage. En utilisant la chaleur de combustion des matières solides des boues, ainsi qu'éventuellement d'autres combustibles ajoutés, comme par exemple des huiles de chauffage, des huiles usées ou des ordures, le four à étages suivant l'invention travaille d'une façon extrêmement sure et hygiénique. Les boues, après leur prélèvement à partir de l'épaississeur, ne viennent plus en contact avec l'environne- ment mais au contraire traversent uniquement des ensembles fermés, y compris l'entrée dans le four à étages. Tous les dispositifs de traitement et de transport des boues peuvent être nettoyés par Ençage, l'eau de rinçage également restant alors dans un système fermé et ne réapparaissant que dans l'installation de curage. A l'aide de l'invention, il est possible d'automatiser la combustion des boues, en réglant la quantité fournie et la consistance des boues d'une façon continue, par exemple en faisant appel aux températures des gaz d'échappement. Dans ce but, une pompe réglable fournit les boues provenant du bassin de décantation d'une installation de purification des eaux vannes ou d'un épaississeur, au four à étages. Une autre possibilité consiste à déshydrater d'abord les boues fournies de manière réglable dans un filtre ou une centrifuge et d'envoyer la matière déshydratée au moyen d'une pompe à matières épaisses, par l'intermédiaire de tuyauteries avec des coudes aussi peu nombreux que possible et une surface interne lisse, au four à étages. il est particulièrement avantageux, à cause de la construction simple et de I'encombrement minimal, d'adopter une combinaison machine centrifuge de décantation/pompe/ tuyauterie/four à étages. Dans ce cas, la quantité de matières épaisses est fournie de manière réglée en fonction de la température des gaz d'échappement, de telle sorte que le four à étages travaille automatiquement ou pratiquement automatiquemetit. irs machines centrifuges particulièrement appropriées dans ce but sont celles avec un tambour cylindrico-conique. La teneur en eau des boues peut cependant aussi être réglée par une addition supplémentaire de boues non déshydratées. la conception précitée de l'objet de l'invention r-ermet de maintenir la température des gaz d'échappement à une valeur comprise par exemple entre 150 et 60COC et de préférence entre 200 et 30000. Sn effet, la consistance des boues est commandée par la pompe en fonction de la chaleur excédentaire qui résulte de la combustion des boues et des huiles usées ou des ordures éventuellement ajoutées et qui peut être déterminée directement par la mesure de la température des gaz d'échappement. D'autres détails et particularités de l'in- vention ressortiront de la description ci-après d'une forme de réalisation donnée à titre d'exemple non limitatif et représentée au dessin annexé. La figure 1 est une représentation schéma- tique en plan de l'agencement des dents d'agitation sur les bras agitateurs, dans un étage de séchage. La figure 2 est une vue en coupe d'une partie d'un étage de séchage. La figure 3 est une représen ! atlon schéma tique en plan de l'agencement des dents d'agit2tion sur les bras agitateurs dans un étage de combustion. Ia figure 4 est une vue en coupe d'une partie d'un étage de combustion. La figure 5 est un schéma de circulation pour la combustion suivant l'invention avec une fourniture automatique des boues. Dans les figures 1 et 3, les bras agitateurs 22, 26 garnis de dents d'agitation 21, 25 ont été illustrés les uns en dessous des autres afin d'augmenter la clarté. Dans un four à étages, ces bras agitateurs sont fixés sous un angle déterminé à l'arbre creux du four. On peut se rendre compte d'après l'agence- ment des dents d'agitation 21 dans la figure 1, que leurs pistes ou trajets se chevauchent, de telle sorte aucune formation d'accumulations ou talus de matière est évitée en toute certitude. On obtient la couche de matière plane 24 reposant sur le fond de foyer 23, de la manière illustrée en figure 2. Dans la figure 3, les dents d'agitation 25 sur les bras 26 sont disposées avec un décalage tel que leurs pistes ou trajets forment des surfaces annulaires circulaires individuelles qui sont séparées par des accumulations ou talus annulaires de matière. La matière 28 se trouvant sur le fond de foyer 27 présente la configuration ondulée illustrée à la figure 4. Grâce aux boues de curage fournies constamment au cours de processus, la matière se trouvant sur les fonds de foyer 23 et 27 se déplace dans la direction des ouvertures de passage ou de chute 29 et 30 des étages individuels, qui sont prévues alternativement au voisinage de la périphérie du four et de l'arbre creux de celui-ci. Dans le schéma de circulation de la figure 5, on prélève d'un épaississeur i, de la boue qui est envoyée à l'aide d'une pompe 2, par l'intermédiaire d'un dispositif d'éli srlnatioll de matières grossières 3, à- un dispositif de réchauf fage des boues 5. Dans ce dernier, la boue épaissie est mise en contact avec des gaz de fumée chauds provenant d'une conduite 12, elle est échauffée et par conséquent rendue plus apte à la centrifugation.Les boues ainsi traitées parviennent dans une centrifugeuse de décantation 6, avec un tambour conico-cylindorique Dans le tub d'alimentation de cette centrifugeuse ou dans la centrifugeuse elle-même, on peut ajouter de manière dosée à l'aide d'une tuyauterie 141 fun agent de floculation, par exemple un polyélectrolyte.Dae a centrifugeuse 6, les boues sont largement débarrassees de leur eau L'eau séparée revient, avec une teneur relativement faible en matières solides, par une tuyauterie 13 à l'installation de purification. Bes matières épaisses des boues sont reprises directement par une pompe 7 en dessous de la centrifugeuse et envoyées, par l'intermédiaire d'une-tuyauterie 15 aussi-lisse-que possible et aussi rectiligne que possible, à l'étage supérieur du four à étages 8. Dans le four à étages 8, les boues sont séchées sur les étages supérieurs et brûlées dans les étages intermédiaires. Les cendres sont refroidies dans les étages inférieurs et enlevées par un dispositif d'évacuation de cendres 9.L'air de combustion est fourni -au four à étages soit froid, soit réchauffé par l'intermédiaire- de la chambre de combustion 16. Dans le four à étages, on peut fournir accessoirement en cas de nécessité, pour équilibrer le-bilan thermique, des huiles usées au moyen d'une tuyauterie 17. Une combustion simultanée C'ordures est possible. Afin que la température dans l'étage de séchage le plus bas ne dépasse pas une valeur maximum, on peut fournir des boues humides par l'intermédiaire -d'une conduite 20. Les gaz de fumée quittent le four à étages par la tuyauterie 12 et parviennent, après être passés par une zone de mesure 4, au dispositif de réchauffage de boues 5 et ensuite à un dispositif d'épuration des gaz de fumée 10, qui peut par exemple être réalisé ous forme de système de lavage par voie humide. Bes gaz de fumée purifiée sont aspirés par une soufflerie 18 et refoulés dans la cheminée. La zone de mesure 4 se trouvant à la suite du four à étages et montée dans la conduite 12, comporte un thermomètre à contact qui détermine la température des gaz de fumée et commande, par l'intermédiaire d'un relais, la pompe 2 d'une façon telle que malgré la teneur variable en chaleur des matières combustibles fournies au four a étages 8, la température des gaz de fumée à la tête de ce for à étages reste constante dans une gamme de variation admissible de plus ou moins 50 C. -De l'air de refroidissement fourni en il traverse l'arbre creux et les bras agitateurs du four à étages et il est évacué par l'intermédiaire d'une conduite 19, conjointement avec les gaz de fumée purifiés. Les conduites et tuyauteries peuvent aussi transporter des boues très liquides. Elles peuvent toutes être nettoyées par rinçage et possèdent les raccords nécessaires dans ce but pour l'introduction et l'évacuation de l'eau de rinçage Avant la mise en service, il peut être avantageux d'humidifier la conduite de liaison entre la pompe à boues et le four à étages, par rinçage ou arrosage avec de l'eau, avant que les boues, en particulier des boues pratiquement déshydratées, soient pompées à travers cette conduite. fle la sorte, des agglomérations et des pertes de pression élevées exagérées dans la conduite deliaison sont évitées. Il doit être entendu que la présente invention n'est en aucune façon limitée aux formes de réalisation ci-avant et que bien des modifications peuvent y être apportées sans sortir du cadre du présent brevet. REVEN3ICATIUNS 1. Four à étages destiné à la combustion de boues provenant des installations de purification des eaux vannes, du type formé par des zones de preséchage, de combustion et de refroidissement, ainsi qu'avec des bras agitateurs portant des dents d'agitation et déplacés dans les étages des zones individuelles, caractérisé en ce que les dents d'agitation sont agencées de telle sorte sur les bras agitateurs, que dans la zone de séchage, pratiquement la totalité de la surface des étages est balayée, tandis que dans la zone àe combustion, seules sont balayées des surfaces annulaires circulaires des étages. 2. Four à étages suivant la revendication 1, caractérisé en ee que les dents d'agitation sont agencées de telle sorte dans la zone de séchage, que leurs pistes ou trajets se chevauchent. 3.Procédé de combustion dé boues provenant des installations de purifications des eaux vannes dans un four à étages formé par des zones de preséchage, de combustion et de refroidissement, caractérisé en ce que ces boues sont séchées en évitant la formation d'accumulations ou talus de matière, mais sont brûlées en formant des accumulations ou talus de matière. 4. Procédé suivant la revendication 3, caractérisé en ce que l'on introduit dans le dernier étage de séchage, des boues et/ou de l'eau.