对用压载的絮凝物通过絮凝－倾析处理水时产生的污泥进行增稠的方法和设备

摘要

本发明涉及到使用絮凝倾析污泥的水力旋流处理器(1)，通过使用与细沙或其他密度的颗粒物压载的絮凝沉淀的絮凝－倾析作用，对从水处理设备得到的污泥进行增稠的方法。该发明方法的特征在于该方法包括以下所述的连续步骤：脱气步骤(3)，对从该压载的絮凝－倾析单元的水力旋流处理器(1)的溢流污泥进行脱气的步骤，上述脱气步骤是在脱气表面速度小于100米/小时所对应的脱气表面条件下被实现的；至少一种絮凝剂注入到上述污泥中的步骤；和至少在一种层状污泥增稠器(6)中增稠上述污泥的步骤，在该增稠器板表面计算的静止板负荷为每天每米2大于200公斤悬浮物，并且该提取的污泥浓度大于10克/升。

说明书

本发明涉及到水处理法产生的污泥的处理的领域。

更确切地说，本发明涉及到用被细砂或等同物压载的絮凝物通过絮凝-倾析法处理水的设备中产生的污泥的处理的领域。

在水处理设备中，来自沉降器的污泥可能已在污泥沉降器的底部被增稠到干物质的浓度超过15克/升，也可能达到超过100克/升，上述沉降器将能被沉淀的物质与要被处理的水分离。这些增稠沉降器常包括污泥返回回路，使从该沉降器底部提取的污泥的部分返回到絮凝区。

该技术有个缺点就是在该沉降器的底部的污泥长时间停留，可能会导致在该污泥沉降器中发酵和盐析污染现象。

因此常设置增稠污泥的特别的结构，沉降的污泥被导向该特别的结构以增稠，该特别的结构使通常低于10克/升或5克/升的污泥的浓度改变成高于15克/升或50克/升和高到超过100克/升的浓度。

这些增稠结构，下面称为增稠器，类似于沉降槽，要增稠的污泥被引入其中，增稠的污泥被从该增稠的底部取出，污泥的增稠是通过重力作用实现的，常借助于一旋转耙，旋转耙有助于使絮凝物在沉降过程中与捕获它们的水分离。去除了该增稠污泥的水，在该增稠器的上部通过溢流回收。

这些增稠器可采用单独的单元式沉降器，或更加少的情况下可采用板式沉降器。沉降器的尺寸大小由普通技术人员来调整，除了非常特别的污泥，例如在加入很多矿物颗粒，在除去碳酸盐后的污泥外，在基底表面的负荷(以公斤表示的要被增稠的悬浮物质(MIS)的每日负荷除以通常称为基底表面的增稠器的基底表面积)不超过120kgMIS/m²/天，因此Memento Technique de L’Eau(第九版，第二卷，第921页)描述了以下情况：对于生的原始污泥，其质量流量为80-120kgMIS/m²/天，对原始污泥加生的活性污泥，该值为45-70kgMIS/m²/天，对具有金属氢氧化物(无泥沙)的饮用水絮凝污泥，该值为15-25kgMIS/m²天。

在用颗粒物质使物理-化学絮凝沉淀压载的情况下，尤其是由申请人在FR2627704和FR2739094专利中描述的那些情况下，当处理水中MIS浓度能达到1克MIS/升或大于2克MIS/升时，根据很高的沉降速度(沉降速度是将米³/小时的处理水的流速除以“镜面”沉淀的表面积得到的)计算该沉降器尺寸，该沉降速度能高达50到100米/小时，或高达200米/小时，简单的计算显示出：当按常规方法，以最大值为100kgMIS/m²基底表面/天为基础来计算厚度时，这样的沉降槽，当其沉降速度为100米/小时，处理水的浓度为1克/升时，为了产生100kgMIS/m²/hr和每米²镜面沉淀的表面，要求每米²的沉淀镜面表面至少24米²的增稠的基底表面。

这样的增稠的表面通常与当使用具有细沙压载的絮凝物的快速沉降槽时压实的要求不是很一致的。

本发明的目的是解决这些问题。

这个目的通过本发明来实现，它涉及到用细砂或其他密实的颗粒物质压载的絮凝物，通过絮凝倾析法，而从至少一水处理单元排出的污泥进行增稠的方法，执行该沉淀污泥的水力旋流分离步骤，其特征在于它包括以下包括的连续的各步骤：

脱气步骤，对来自压载的絮凝倾析单元的水力旋流后的溢流污泥进行脱气的步骤，上述脱气步骤是在相当于表面脱气速度小于100米/小时的条件下，在整个脱气表面上实现的。

注入步骤，将至少一种絮凝剂注入到上述污泥中。

增稠步骤，在至少一个层状增稠器的基底表面计算的底面的负荷大于200kgMIS/m²/天和提取的污泥的浓度大于10克/升的条件下，对在至少一个层状增稠器中的上述污泥进行增稠。

事实上，申请人注意到，只要在从将污泥与再循环的压载物质分离的水力旋流器引出的溢流出口有脱气情况存在，并且用前面的再絮凝作用，在通过用颗粒压载物如细砂压载的絮状沉淀的絮凝倾析法处理水时得到的污泥，就会有一种意想不到的快速污泥增稠的性能。

根据一种有益的改变，本发明的方法包括一种补充步骤，该步骤是在注入絮凝剂的上游注入至少一种凝结剂。如果要求的话这样的一种添加剂的加入使得能得到对该溢流液的质量的改进。

更好地，上述脱气步骤是在整个脱气表面上对应于表面脱气速度小于60米/小时的条件下实现的。

也是更好的，在停留时间为10分或小于10分，更优选4-6分的搅拌絮凝化区之内进行絮凝剂的注入步骤，絮凝区的表面能构成脱气区的全部或部分。

根据本发明的一种有利的实施例，上述增稠步骤是在层状增稠器中实现的，其中叶片下自由高度是在2米到4米之间，该方法包括一种污泥层高度的控制步骤，使得该高度保持在2个预定高度之间，这2个预定高度中的每一个都是至少1.5米。

当上述污泥由三级污水处理产生时，更好地上述增稠步骤是在提取的污泥浓度大于15克/升，在基底表面的负荷大于300kg/m²/天的条件下进行的。

当上述污泥是在一级污水处理时产生或是污水与雨水结合的溢流液时，更好地，在提取的污泥浓度高于25克/升时，上述增稠步骤是在基底表面负荷大于1000kg/m²/天的条件下实现的。

当要被增稠的污泥不是由碳酸盐除去处理而是由表面水沉降处理得到时，更好地，对于提取的污泥浓度大于10克/升时，上述增稠步骤是在基底表面负荷大于200kg/m²/天的条件下实现的。

事实上，在基底表面负荷小于120kg/m²/天时，可以使用的增稠器比传统的增稠器的尺寸要更紧凑2倍到超过12.5倍，虽然，对在该增稠器的底部和该絮凝器之间的污泥的再循环回路的存在，没有要求(但是没有排除)。

因此该发明使得能在很紧凑的结构中对压载的絮凝倾析污泥增稠，直到浓度超过以下的浓度：

对于在压载的絮凝之前，用生物处理的污泥压载的絮凝的三级处理污泥，该值为20克/升。

对于在一级污水中压载的絮凝处理的污泥，或从暴雨下水道来的溢流液，该值为35克/升。

对于在过滤前，对预定为饮用水的水的通过压载的絮凝处理得到的污泥，该值为10克/升到大于100克/升。

上面给出的浓度要求该污泥层保持(在从该增稠器的底部连续地或半连续地提取污泥的情况下)，或周期性的提高(在该增稠器的底部通过开启阀门来周期性地提取污泥的情况下)该污泥层的高度，直到该高度至少为2米。

注意到该基底表面处的这样的负荷，取决于要增稠的污泥和已增稠的污泥的浓度，在该镜面上施加高速度(将该增稠器的溢流水流速除以该上部倾析区的镜表面积)。由于在该增稠器上部插入了倾析板，在镜面处的这些高速度可以被接受，在该溢流水中悬浮物MIS没有不正常损失，按像那样的方式，将海森(Hazen)速度保持在与所要求的溢流液的性质相一致的限度内(该Hazen速度是指将来自该增稠器的溢流水流速除以该水平面上的板突出的总表面而得到的)。

根据本发明的一种变化，从上述增稠步骤来的溢流水被返回到具有压载的絮凝物的上述层状倾析装置的头部。

根据本发明的另一种变化，该方法不包括再循环步骤，该再循环步骤是指从上述增稠步骤到上述絮凝剂注入步骤的污泥的再循环。

根据本发明的又一种变化，该方法包括再循环步骤，该步骤是指从上述增稠步骤到上述絮凝剂注入步骤的污泥的再循环。

本发明还涉及用于使用被细沙或其他密实的颗粒物压载的絮凝物通过絮凝倾析从至少一种水处理单元产生的污泥的任何层状增稠装置，其特征在于它提供：

至少一个脱气区，其能以一个或几个通道或槽的形式被产生，具有相应于与进入的污泥流速有关的100米/小时的脱气速度的最小总表面积，用于注入至少一种絮凝剂的机构和至少一种增稠沉降器，沉降器包括：一个层状倾析区，一个用于板下的污泥的增稠区，一个用于污泥的提取装置和一个用于在该板上方的澄清溢流水的提取区，上述增稠器基底处的表面的表面积小于用公斤MIS/天表示的要增稠的悬浮物(MIS)的流量除以可允许的最小负荷为200公斤/米²/天时得到的表面积。

更好地，本发明还包括提供在上述絮凝剂注入机构的上游的注入凝结剂的机构。

根据本发明的有利的变化，上述脱气区的最大的总表面相应于与进入污泥的流速相关的60米/小时的脱气速度。

有利地，根据本发明的装置包括至少一个搅拌絮凝作用的容器，它的表面可以是该脱气区的全部或一部分。

更好地，上述增稠器的沉降器包括长度在0.5米到3米之间的数个板，典型的板长为1.5米，板之间的间隔在5-15厘米之间，更好在7.5厘米到10厘米之间，相对于水平面所形成的角大于55度，更好为60度，其中基底表面和板的底部之间的自由高度在2米到4米之间，上述增稠器的沉降器包括一个污泥耙动装置，并包括用于监控该污泥层的高度的探测器，因此能将污泥层保持在2个预定高度之间，这2个预定高度中之每一个至少是1.5米。

根据一种变化，根据本发明的设备，在上述增稠区的较低部分和上述絮凝作用区域之间没有污泥的再循环回路。

根据另一变化，该设备有一个再循环回路，是由管子和一个污泥泵构成的，使污泥的部分在上述叶片下增稠区的较低部和上述絮凝作用区之间再循环。

通过结合参考用图解法表示的装置的图1，来阅读下面所叙述的本发明的非限定性实施例可更好地了解本发明和它的各种优点。

参考图1，一种水处理单元2包括凝结区2a，絮凝区2b和层状沉降区2c，该水处理单元2用于絮凝倾析，使用按传统方式用细砂压载的絮凝物。该从层状沉降区提取的污泥和细砂的混合物是通过通道10带到水力旋流单元1的，在水力旋流单元1该细砂从该污泥的其余物中被分离。这样分离出的该细砂通过絮凝倾析作用再一次被注入到水处理单元2中。

根据本发明，从该水力旋流单元1排出的污泥被带到增稠器6之前，污泥通过通道11被运载或在脱气区3进行脱气，该增稠器6带有一倾析板区，该倾析板区包括倾斜板6a，叶片下面的污泥增稠区6b，用于污泥的提取装置7和用于对叶片6a上方的澄清的溢流水9的提取区。

该区域3可采用任何形式，只要能使污泥与气体分离，气体是在水力旋流期间已经被污泥捕获的，例如一种特别的槽，或将水力旋流过的污泥带到该增稠器6中的通道的全部或部分。在图1所示的实施例中，该脱气区3是正好设置在该增稠器6的上游的槽的形式。

该脱气区3的尺寸是根据大于以下比值的脱气表面积计算出来的，该比值是指要被增稠的污泥的流速除以小于100米/小时，较好为小于60米/小时、更好为小于30米/小时的表面速度的比值。

脱气后，通常用一种阴离子聚合物加入到要增稠的污泥中，加入量为每米³污泥中加入0.5-5克该聚合物，典型是每米³污泥中加入1-3克。

该聚合物注入步骤4是在注入到增稠器6之前，完成的，但较好是如图1所示，在有轻微搅拌的絮凝器5中，并且在后者中的水力学停留时间为10分钟或低于10分钟，较好是在4分钟到6分钟的条件下完成的，例如，一种聚合物可用作为絮凝剂，其浓度为每升要增稠的污泥中加入0.5mmg到5mmg活性物质。

该絮凝的污泥然后被引入到该增稠器6的板6a的下面，或沿板的边缘被引入板中。

板6a长度在0.5米到3米之间，典型的为1.5米，板之间间隔在5到15厘米之间，更好在7.5到10厘米之间；它们相对于水平面的角度为大于55度，更好为等于60度；预计它们的沉淀以确保该溢流液的海森(Hazen)速度小于10米/小时，典型的是从1米/小时到3米/小时。

在这些板的底部和污泥排泄伐7之间提供了一个足够的自由高度(典型的是在2米到4米之间)，即在该增稠器6的较低部分该污泥增稠了，在具有大锥度的斜坡的锥形提取漏斗的情况下，污泥仅靠重力被运送到污泥排泄阀，或在底部具有小的斜坡的情况下，增稠的泥通过一到刀被运送到污泥排泄阀。更好地，一种耙8被安装在其中以改进增稠的程度。

该污泥的提取有二种情况，或是通过污泥液位探测器的控制下，将该污泥层的液位保持在2个预定高度之间实现的，或是在有或没有使用一浓度探测器来监控所提取的污泥的浓度的情况下，通过周期性地开启该提取阀实现的。

从该增稠的污泥分离出的水从该增稠器6的溢流管9被回收，典型的是通过喷出口来回收，以确保提取的水的良好的水力学扩展性能。

根据该溢流水的质量，溢流水可以与处理过的水直接混合或如图1所示，可以通过压载的絮凝倾析返回到该处理过程的头部，上述处理过的水是指用压载的絮凝物通过絮凝倾析器处理过的水。

作为一个例子，根据上述原理生产层状增稠器，具有表面速度为60米/小时的脱气区，通过将絮凝剂直接注入到为将污泥输送到增稠器到这些板下而设的管子里进行预絮凝，4块板与该水平面成60度角，板的宽1米，长1.5米，板间间隔75厘米，园柱形-园锥形的板下的增稠区高3米，该增稠器底部是具有相对于水平面成60度倾斜的侧面的锥形漏斗，在该增稠区没有耙，并且在最小高度为1.5米的情况下进行提取，使得最初的城市污水在压载倾析后污泥达到下面的性能：

要增稠的污泥浓度：2克MIS/升，

增稠后的污泥浓度：＞30克MIS/升，

在基底表面的负荷：1000-1500公斤MIS/米²基底表面/天，

浓缩溢流液：＜300毫克MIS/升。