Brevet FR2281320A1 — publié le 19760305

Linvention se rapporte à un procédé pour assécher les produits boueux,en particulier les boues des installations d'épuration des boues résiduaires, du type dans lequel on ajoute tout d'abord au produit boueux un agent anionique ou cationique de floculation, puis, par sédimentation dans une zone de filtration, on obtient à partir du produit boueux une boue aqueuse qu'on filtre ensuite en la pressant. L'invention concerne également un appareil pour exécuter ce procédé. Il est connu, quand on assèche ou épure des produits boueux, en particulier quand on épure des eaux usées, d'utiliser des agents de floculation pour séparer les matières en suspension qui ne se déposent pas et les substances en suspension colloidales. Car, du fait qu'en milieu aqueux les matières en suspension et particules colloidales à séparer présentent à leur surface une charge électrique identique, elles ne peuvent pas se coaguler elles-memes à ltétat de particules plus grandes capables de se sédimenter. Quand on ajoute des agents de floculation qui présentent une charge de signe opposée à celui de la charge des particules à séparer, les particules solides se fixent sur les agents de floculation en formant de grands ensembles capables de se sédimenter.Les agents de floculation sont constitués par des molécules filiformes longues et ramifiées, parmi lesquelles on peut citer en particulier les polymères synthétiques à base de polyacrylamide, de polyacrylate, de polyéthylèneimine et de polyoxyde d'éthylène. l'es firmes indiquées ci-après proposent par exemple, sous le nom des marques déposées "Praestolt' , "Sedipur", et "Nalco", les agents de floculation suivants 1) Chemische Fabrlk Stockhausen & Ciels Krefeld Praestol 423 E à caractère cationique, Praestol 5935 à caractère anionique. 2) BASF, ludwigshafen Sedipur SC 9228 à caractère cationique, Sedipur TF 5 à caractère anionique. 3) Deutsche Nalco-Chemie GmbH, Frankfurt filiale de la Nalco-Chemical Company, Chicago Nalco 61-D-25 à caractère cationique, Nalco 673 à caractère anionique. Après addition d'un tel agent approprié de floculation, on peut déverser le produit boueux sur une bande filtrante; la teneur en eau est réduite d'environ 60% et on obtient une boue aqueuse qu'on peut soumettre à un procédé de filtration à l'intérieur d'une presse à bandes filtrantes0 Mais même le gâteau qui constitue le produit final présente encore une teneur considérable en eau. On cherche certes, en utilisant des pressions de filtration élevées, et en laissant la boue ou le gâteau séjourner longtemps dans la presse à bandes filtrantes, à abaisser aussi fortement que possible la teneur en eau, mais ces mesures conduisent à des dépenses considérables pour l'installation et le fonctionnement. L'invention a pour objet de favoriser par des mesures peu conteuses l'assèchement des produits boueux ou des boues, afin d'obtenir un gâteau aussi sec que possible. Partant du procédé défini dans l'introduction de la présente description, on obtient ce résultat en procédant comme suit :on ajoute à la boue aqueuse obtenue après la sédimentation, avant l'opération de filtration, un second agent de floculation, soit en utilisant un agent de floculation dont la charge électrique est de signe opposé à la charge de l'agent de floculation ajouté au début au produit boueux, soit en ajoutant tout d'abord un agent d'ionisation minéral de charge opposée à celle de l'agent de floculation ajouté au début puis en ajoutant, après mélange, un second agent de floculation dont la charge électrique est de même signe que celle de l'agent de floculation ajouté au début. Ainsi que l'ont montré des essais pratiques, en ajoutant à la boue aqueuse l'agent de floculation présentant une charge de signe opposé, ou l'agent d'ionisation présentant une charge de signe opposé et 11 agent de floculation présentant une charge de mame signe, on donne à la boue aqueuse une consistance telle qu'elle perd beaucoup plus d'eau dans le filtre-presse qui suit, de sorte qu'on obtient un degré plus élevé de dessiccation du gâteau, Cet avant a ge n'apparat pas seulement vis-à-vis du procédé connu, dans lequel, avant ltopération de sédimentation, on ajoute au produit boueux un agent de floculation présentant une charge, mais également vis-à-vis d'un procédé envisageable suivant lequel, dès avant la sédimentation, on ajouterait au produit boueux des agents de floculation de caractère aussi bien cationique qu'anionique. Ce qui est décisif pour l'invention, c'est qu'on n'ajoute à la boue aqueuse l'autre agent de floculation qu'après l'opération de sédi tentation. Dans une seconde forme d'exécution du procédé suivant l'2n- vention, on peut utiliser, comme agents anioniques d'ionisation, par exemple du chlorure de fer ou du sulfate d'alusinium, et comme agent cationique d'ionisation, de la chaux ou une lessive de soude. Pour exécuter le procédé suivant le premier mode d'exécution indiqué, l'invention part d'un dispositif se composant d'une chambre de floculation pour le produit boueux, d'une bande filtrante sans fin lui faisant suite dans une zone de filtration et d'une presse à bandes filtrantes disposée à la suite0 Suivant l'invention, le dispositif comprend un dispositif qui est monté à l'ex- trématé de déversement de la bande filtrante de la zone de filtra- tion et sert à ajouter à la boue aqueuse l'autre agent de floculation, et une chambre de mélange disposée à la suite, qui possède une ouverture de sortie en forme de fente disposée transversaleieat à la bande filtrante de réception de la presse à bandes filtrantes. Suivant l'invention, la chambre de mélange peut comporter, du c8té de l'entrée, une trémie de réception et une vis sans fin disposée au fond de la trémie et débitant dans un récipient tampon, qui comporte ltouserture de sortie. Pour exécuter le procédé suivant la seconde forme d' exécu- tion de l'invention, celle-ci prévoit qu'entre l'extrémité de déversement de la bande de la zone de filtration et le dispositif d'addition du second agent de floculation sont disposés un dispositif pour ajouter un agent d'ionisation minéral et une vis sans fin de mélange. Suivant une autre caractéristique de l'invention, la bande de la zone de filtration et les deux bandes filtrantes de la presse sont des bandes séparées. L'invention tient compte du fait qu'il se forme pratiquemunt une peau, dans la zone de filtration, sur la face supérieure et en particulier sur la face inférieure de la couche de boue, et qu'il s'établit sur la bande filtrante une couche grasse qui pénètre également dans une large mesure dans la bande. Ces peaux et cette couche grasse ne sont perméables à l'eau que dans une très faible mesure et seulement lorsqu'on applique une pression très élevée, et elles constituent donc un facteur essentiel de retard dans l'assèchement sur la presse à bandes filtrantes. Grâce à la transition prévue suivant la présente invention entre la fin de la zone de filtration et les bandes filtrantes franches de la presse, la couche grasse qui s'est formée dans la zone de filtration n'est pas transportée dans la presse à bandes filtrantes et le mélange subi par le gâteau lors de l'addition de l'autre agent de floculation, provoque en meme temps une transformation complète de la structure du gâteau, de sorte que les "peaux de boue" qui se sont formées sur la bande filtrante de la zone de filtration ne parviennent plus dans la presse à bandes filtrantes. Conformément à la structure habituelle des presses à bandes filtrantes se composant d'une zone préliminaire et d'une zone principale de pressage, on peut, dans une forme d'exécution de l'invention, prévoir pour chacune de ces deux zones deux bandes filtrantes séparées, ce qui permet là aussi un transfert à des bandes filtrantes fratche , de préférence avec transformation de la structure du gâteau. On atteint, ainsi, à l'intérieur de la presse à bandes filtrantes, une dessiccation beaucoup plus rapide jusqu'au degré exigé de 8siccité du g#teau, de sorte que les bandes filtrantes peuvent traverser la presse avec une vitesse beaucoup plus grande et qu'on obtient une forte augmentation du débit. Cet avantage se trouve encore renforcé du fait que, dans le dispositif de filtration suivant l'invention, on peut utiliser pour les différentes zones, à savoir la zone de filtration, la zone de pressage préliminaire et la zone de pressage principal, des bandes filtrantes ayant des largeurs de mailles différentes, chacune des largeurs de maille pouvant titre adaptée de la façon optimale aux conditions des différentes zones.En général, on peut utiliser, en allant vers l'aval, des bandes filtrantes aux mailles de plus en plus fines, le passage à des bandes ayant une surface d'un relief dif férent contribuant également à une transformation de la structure du gåteau et à un fendillement des peaux de boues qui se sont formées. Le procédé et le dispositif suivant l'invention sont exposés à titre d'exemple en se référant au dessin. Dans celui-ci, les figures représentent La figure 1, dans une représentation schématique, le dispositif d'ensemble pour assécher des produits boueux, dans le cas où, après la zone de filtration, on ajoute pour la seconde fois un agent de floculation à la boue aqueuse, la figure 2, une autre forme d'exécution des parties du dispositif qui sont disposées entre la zone de filtration-et la presse à bandes filtrantes, dans le cas où l'on y ajoute tout d'abord un agent d'ionisation minéral puis pour la seconde fois un agent de floculation, et la figure 3, une autre forme d'exécution de l'ensemble du dispositif. Le produit boueux est introduit par une conduite 1, dans laquelle débouche une conduite d'amenée 2 pour un agent de floculation, dans une chambre de floculation 3, dans laquelle les particules de matière solide à séparer s'agglutinent avec les molécules de l'agent de floculation pour former des ensembles capables de se sédimenter.Par l'intermédiaire d'une trémie 4 à trop-plein, on déverse le produit boueux épaissi sur une bande filtrante sans fin 5 en mouvement; à son extrémité de déversement 6, qui a la constitution d'une racle et d'un plan incliné, on obtient une boue aqueuse, qui arrive dans une trémie de réception 7 d'une chambre de mélange 8e Âu-dessus de la trémie 7 est disposé un dispositif 9 constitué par un tuyau de pulvérisation, au moyen duquel on ajoute un agent de floculation qui présente une charge électrique opposée à celle de l'agent de floculation amené au début par la conduite d'amenée 2. Au fond de la trémie est disposée en position horizontale une vis sans fin transporteuse 10 qui dépasse latéralement, c 'est-à- dire qui sort vers l'avant du plan de la figure,de la trémie.La vis sans fin 10 fait passer, par le tuyau 11 dirigé horizontalement et le tuyau 12 lui faisant suite, qui est recourbé vers le bas, la boue de la trémie 7 à un récipient-tampon 13, qui comporte en bas une ouverture d'évacuation 14 en forme de fente, orientée transversalement à la direction de déplacement de la bande filtrante de réception 15 de la presse 16 à deux étages disposée à la suite. La boue arrive dans le coin formé par les deux bandes 15 et 17. Ces deux bandera entourent toutes deux un tambour perforé 18 entraîné en rotation, contre lequel elles sont pressées par des rouleaux d'appui 19e Les bandes 15 et 17 pénètrent ensuite dans le coin formé par deux bandes-supports 20 et 21.La bande-support 20 passe sur les rouleaux 22, 23, 24, 25, 26, tandis que la bandesupport 21 passe sur les deux rouleaux 27 et 28. Dans la zone des rouleaux d'appui 29 et des contre-rouleaux 30, la boue subit un pressage intense, après quoi un gâteau très sec est évacué du point d'évacuation 31 de la presse à bandes filtrantes. La figure 2 montre, dans une vue prise de droite sur la figure 1, une forme modifiée d'exécution des parties du dispositif qui sont situées entre l'extrémité de déversement de la bande filtrante 5 de la zone de filtration et la bande filtrante de réception 15 de la presse qui est disposée à la suite. De la bande 5, la boue tombe dans une vis sans fin de transport 32, à partir de laquelle la boue, en passant par un dispositif 33 d'addition d'un agent d'ionisation, arrive à une vis sans fin 34 d'agitation et de mélange. Le dispositif d'addition 33 est constitué par un tronçon de tuyau dans lequel débouche la conduite d'amenée 35 par laquelle on amène l'agent d'ionisation liquide ou pulvérulent. Après le mélange, la boue arrive dans un récipient de réaction 36, qu'elle quitte après un séjour d'environ 2 à 8 minutes, et passe par un dispositif d'addition 37 et une pompe à liquides épais 38, qui à son tour amène la boue sur la bande filtrante 15 en la faisant passer par une buse ayant une ouverture d'évacuation 14 en forme de fente. On peut se passer du récipient de réaction 36 quand la durée de séjour de la boue dans la vis sans fin mélangeuse 34 suf- fit à elle seule pour la réaction de l'agent d'ionisation avec la boue.Le dispositif d'addition 37 est également constitué par un tuyau ayant une amenée 39 pour introduire l'agent de floculation: celui-ci est le même agent de floculation que celui qui a déjà été ajouté avant la zone de filtration , ou un agent de floculation ayant une charge électrique de même signe, tandis qu'au moyen du dispositif d'addition 33 on ajoute un agent d'ionisation qui a une charge de signe opposé La figure 3 représente schématiquement un dispositif de filtration qui se compose d'une zone de filtration 40 et d'une presse à bandes filtrantes comprenant une zone de pressage préliminaire 41 et une zone de pressage principal 42. Dans la zone de filtration 40, la bande filtrante sans fin 5 passe sur trois rouleaux de renvoi 43, 44, 45, en se déplaçant dans le sens de la flèche. Des brassupports articulés 46 permettent de faire varier l'inclinaison du brin supérieur ascendant de la bande 5 et la hauteur de l'extré- mité de déversement située sur le rouleau 44. Le brin inférieur de la bande 5 traverse un dispositif de nettoyage 47 indiqué schémati quementO Â l'extrémité de déversement de la bande 5, la boue, avec laide d'une racle 48, tombe dans un dispositif de mélange M qui sert à introduire un agent additionnel de floculation et qui est celui de la figure 1 ou de la figure 2. La boue tombe de là dans un coin de réception formé par deux bandes filtrantes sans fin 49, 50 de la zone de pressage préliminaire 41 de la presse.Les dax bandes filtrantes 49, 50 entourent toutes deux un tambour perforé 51 entraîné en rotation, contre lequel elles sont pressées par des rouleaux d'appui 52. La bande extérieure 49 revient en passant sur les rouleaux extérieurs de renvoi 53, 54, 55, 56, 57, tandis qu'une racle 58 détache la boue qui peut adhérer et la projette ffur la bande intérieure 50, qui, en passant sur des rouleaux de renvoi 59, 60, se rend jusqu'au-dessus du coin de réception formé par les deux bandes filtrantes 61, 62 de la zone principale 42 de la presse. Là aussi, il est prévu une racle 63 qui sert à faire passer aussi complètement que possible le gâteau de boue préalablement asséchez sur la bande 61 de la zone de pressage principal, que le gâteau traverse selon un trajet ondulé entre deux groupes de rouleaux presseurs alignés 64, 65. Le râteau asséché, avec l'aide là aussi d'une racle 66, quitte la presse dans la zone du rouleau de renvoi 67 de la bande 61. Des dispositifs de nettoyage 68, 69 sont affectés à chacune des bandes filtrantes. - REVENDICATIONS 1.- Procédé pour assécher les produits boueux, en particulier les boues des installations d'épuration des boues résiduaires, du type dans lequel on ajoute tout d'abord au produit boueux un agent anionique ou cationique de floculation, puis, par sédimentation dans une zone de filtration, on obtient à partir du produit boueux une boue aqueuse qu'on filtre ensuite en la pressant, procédé caractérisé par le fait qu'on ajoute à la boue atueuse obtenue après la sédimentation, avant l'opération de filtration, un second agent de floculation, soit en utilisant un agent de floculation dont la charge électrique est de signe opposé à la charge de l'agent de floculation ajouté au début au produit boueux, soit en ajoutant tout d'abord un agent d'ionisation minéral de charge opposée à celle de l'agent de floculation ajouté au début, puis en ajoutant, après mélange, un second agent de floculation dont la charge électrique est de même signe que celle de l'agent de floculation ajouté au début 2o Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé suivant la revendication 1, se composant d'une chambre de floculation pour le produit boueux, d'une bande filtrante sans fin lui faisant suite dans une zone de filtration et d'une presse à bandes filtrantes disposée à la suite, dispositif caractérisé par le fait qu'il comprend un dispositif qui est monté à l'extrémité de déversement de la bande filtrante de la zone de filtration et sert à ajouter à la boue aqueuse un agent de floculation, et une chambre de mélange disposée à la suite, qui possède une ouverture de sortie en forme de fente disposée transversalement à la bande filtrante de réception de la presse à bandes filtrantes. 5.- Dispositif suivant la revendication 2, dans lequel la chambre de-mélange comporte,du côté de l'entrée, une trémie de réception et une vis sans fin disposée au fond de la trémie et débitant dans un récipient tampon, qui comporte l'ouverture de sortie. 4o Dispositif suivant la revendication 2, dans lequel entre l'extrémité de déversement de la bande de la zone de filtration et le dispositif d'addition du second agent de floculation sont disposés un dispositif pour ajouter un agent d'ionisation minéral et une vis sans fin de mélange. 5.- Dispositif suivant zaae des revendications 2 à 4, dans lequel la bande de la zone de filtration et les deux bandes filtrantes de la presse sont des bandes séparées. 6.- Dispositif suivant une des revendications 2 à 5, dans lequel une racle pour la boue est disposée à l'extrémité de déversement de la bande filtrante de la zone de filtration. 7.- Dispositif suivant la revendication 2, dans lequel la presse à bandes filtrantes comprend une zone de pressage préliminai- re et une zone de pressage principal, et Seur bandes filtrantes séparées sont prévues dans chaque zone.