專利名稱：對用壓載的絮凝物通過絮凝-傾析處理水時產生的污泥進行增稠的方法和設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及到水處理法產生的污泥的處理的領域。
更確切地說，本發明涉及到用被細砂或等同物壓載的絮凝物通過絮凝-傾析法處理水的設備中產生的污泥的處理的領域。
在水處理設備中，來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質的濃度超過15克/升，也可能達到超過100克/升，上述沉降器將能被沉淀的物質與要被處理的水分離。這些增稠沉降器常包括污泥返回回路，使從該沉降器底部提取的污泥的部分返回到絮凝區。
該技術有個缺點就是在該沉降器的底部的污泥長時間停留，可能會導致在該污泥沉降器中發酵和鹽析污染現象。
因此常設置增稠污泥的特別的結構，沉降的污泥被導向該特別的結構以增稠，該特別的結構使通常低于10克/升或5克/升的污泥的濃度改變成高于15克/升或50克/升和高到超過100克/升的濃度。
這些增稠結構，下面稱為增稠器，類似于沉降槽，要增稠的污泥被引入其中，增稠的污泥被從該增稠的底部取出，污泥的增稠是通過重力作用實現的，常借助于一旋轉耙，旋轉耙有助于使絮凝物在沉降過程中與捕獲它們的水分離。去除了該增稠污泥的水，在該增稠器的上部通過溢流回收。
這些增稠器可采用單獨的單元式沉降器，或更加少的情況下可采用板式沉降器。沉降器的尺寸大小由普通技術人員來調整，除了非常特別的污泥，例如在加入很多礦物顆粒，在除去碳酸鹽后的污泥外，在基底表面的負荷(以公斤表示的要被增稠的懸浮物質(MIS)的每日負荷除以通常稱為基底表面的增稠器的基底表面積)不超過120kgMIS/m2/天，因此Memento Technique de L’Eau(第九版，第二卷，第921頁)描述了以下情況對于生的原始污泥，其質量流量為80-120kgMIS/m2/天，對原始污泥加生的活性污泥，該值為45-70kgMIS/m2/天，對具有金屬氫氧化物(無泥沙)的飲用水絮凝污泥，該值為15-25kgMIS/m2天。
在用顆粒物質使物理-化學絮凝沉淀壓載的情況下，尤其是由申請人在FR2627704和FR2739094專利中描述的那些情況下，當處理水中MIS濃度能達到1克MIS/升或大于2克MIS/升時，根據很高的沉降速度(沉降速度是將米3/小時的處理水的流速除以“鏡面”沉淀的表面積得到的)計算該沉降器尺寸，該沉降速度能高達50到100米/小時，或高達200米/小時，簡單的計算顯示出當按常規方法，以最大值為100kgMIS/m2基底表面/天為基礎來計算厚度時，這樣的沉降槽，當其沉降速度為100米/小時，處理水的濃度為1克/升時，為了產生100kgMIS/m2/hr和每米2鏡面沉淀的表面，要求每米2的沉淀鏡面表面至少24米2的增稠的基底表面。
這樣的增稠的表面通常與當使用具有細沙壓載的絮凝物的快速沉降槽時壓實的要求不是很一致的。
本發明的目的是解決這些問題。
這個目的通過本發明來實現，它涉及到用細砂或其他密實的顆粒物質壓載的絮凝物，通過絮凝傾析法，而從至少一水處理單元排出的污泥進行增稠的方法，執行該沉淀污泥的水力旋流分離步驟，其特征在于它包括以下包括的連續的各步驟脫氣步驟，對來自壓載的絮凝傾析單元的水力旋流后的溢流污泥進行脫氣的步驟，上述脫氣步驟是在相當于表面脫氣速度小于100米/小時的條件下，在整個脫氣表面上實現的。
注入步驟，將至少一種絮凝劑注入到上述污泥中。
增稠步驟，在至少一個層狀增稠器的基底表面計算的底面的負荷大于200kgMIS/m2/天和提取的污泥的濃度大于10克/升的條件下，對在至少一個層狀增稠器中的上述污泥進行增稠。
事實上，申請人注意到，只要在從將污泥與再循環的壓載物質分離的水力旋流器引出的溢流出口有脫氣情況存在，并且用前面的再絮凝作用，在通過用顆粒壓載物如細砂壓載的絮狀沉淀的絮凝傾析法處理水時得到的污泥，就會有一種意想不到的快速污泥增稠的性能。
根據一種有益的改變，本發明的方法包括一種補充步驟，該步驟是在注入絮凝劑的上游注入至少一種凝結劑。如果要求的話這樣的一種添加劑的加入使得能得到對該溢流液的質量的改進。
更好地，上述脫氣步驟是在整個脫氣表面上對應于表面脫氣速度小于60米/小時的條件下實現的。
也是更好的，在停留時間為10分或小于10分，更優選4-6分的攪拌絮凝化區之內進行絮凝劑的注入步驟，絮凝區的表面能構成脫氣區的全部或部分。
根據本發明的一種有利的實施例，上述增稠步驟是在層狀增稠器中實現的，其中葉片下自由高度是在2米到4米之間，該方法包括一種污泥層高度的控制步驟，使得該高度保持在2個預定高度之間，這2個預定高度中的每一個都是至少1.5米。
當上述污泥由三級污水處理產生時，更好地上述增稠步驟是在提取的污泥濃度大于15克/升，在基底表面的負荷大于300kg/m2/天的條件下進行的。
當上述污泥是在一級污水處理時產生或是污水與雨水結合的溢流液時，更好地，在提取的污泥濃度高于25克/升時，上述增稠步驟是在基底表面負荷大于1000kg/m2/天的條件下實現的。
當要被增稠的污泥不是由碳酸鹽除去處理而是由表面水沉降處理得到時，更好地，對于提取的污泥濃度大于10克/升時，上述增稠步驟是在基底表面負荷大于200kg/m2/天的條件下實現的。
事實上，在基底表面負荷小于120kg/m2/天時，可以使用的增稠器比傳統的增稠器的尺寸要更緊湊2倍到超過12.5倍，雖然，對在該增稠器的底部和該絮凝器之間的污泥的再循環回路的存在，沒有要求(但是沒有排除)。
因此該發明使得能在很緊湊的結構中對壓載的絮凝傾析污泥增稠，直到濃度超過以下的濃度對于在壓載的絮凝之前，用生物處理的污泥壓載的絮凝的三級處理污泥，該值為20克/升。
對于在一級污水中壓載的絮凝處理的污泥，或從暴雨下水道來的溢流液，該值為35克/升。
對于在過濾前，對預定為飲用水的水的通過壓載的絮凝處理得到的污泥，該值為10克/升到大于100克/升。
上面給出的濃度要求該污泥層保持(在從該增稠器的底部連續地或半連續地提取污泥的情況下)，或周期性的提高(在該增稠器的底部通過開啟閥門來周期性地提取污泥的情況下)該污泥層的高度，直到該高度至少為2米。
注意到該基底表面處的這樣的負荷，取決于要增稠的污泥和已增稠的污泥的濃度，在該鏡面上施加高速度(將該增稠器的溢流水流速除以該上部傾析區的鏡表面積)。由于在該增稠器上部插入了傾析板，在鏡面處的這些高速度可以被接受，在該溢流水中懸浮物MIS沒有不正常損失，按像那樣的方式，將海森(Hazen)速度保持在與所要求的溢流液的性質相一致的限度內(該Hazen速度是指將來自該增稠器的溢流水流速除以該水平面上的板突出的總表面而得到的)。
根據本發明的一種變化，從上述增稠步驟來的溢流水被返回到具有壓載的絮凝物的上述層狀傾析裝置的頭部。
根據本發明的另一種變化，該方法不包括再循環步驟，該再循環步驟是指從上述增稠步驟到上述絮凝劑注入步驟的污泥的再循環。
根據本發明的又一種變化，該方法包括再循環步驟，該步驟是指從上述增稠步驟到上述絮凝劑注入步驟的污泥的再循環。
本發明還涉及用于使用被細沙或其他密實的顆粒物壓載的絮凝物通過絮凝傾析從至少一種水處理單元產生的污泥的任何層狀增稠裝置，其特征在于它提供至少一個脫氣區，其能以一個或幾個通道或槽的形式被產生，具有相應于與進入的污泥流速有關的100米/小時的脫氣速度的最小總表面積，用于注入至少一種絮凝劑的機構和至少一種增稠沉降器，沉降器包括一個層狀傾析區，一個用于板下的污泥的增稠區，一個用于污泥的提取裝置和一個用于在該板上方的澄清溢流水的提取區，上述增稠器基底處的表面的表面積小于用公斤MIS/天表示的要增稠的懸浮物(MIS)的流量除以可允許的最小負荷為200公斤/米2/天時得到的表面積。
更好地，本發明還包括提供在上述絮凝劑注入機構的上游的注入凝結劑的機構。
根據本發明的有利的變化，上述脫氣區的最大的總表面相應于與進入污泥的流速相關的60米/小時的脫氣速度。
有利地，根據本發明的裝置包括至少一個攪拌絮凝作用的容器，它的表面可以是該脫氣區的全部或一部分。
更好地，上述增稠器的沉降器包括長度在0.5米到3米之間的數個板，典型的板長為1.5米，板之間的間隔在5-15厘米之間，更好在7.5厘米到10厘米之間，相對于水平面所形成的角大于55度，更好為60度，其中基底表面和板的底部之間的自由高度在2米到4米之間，上述增稠器的沉降器包括一個污泥耙動裝置，并包括用于監控該污泥層的高度的探測器，因此能將污泥層保持在2個預定高度之間，這2個預定高度中之每一個至少是1.5米。
根據一種變化，根據本發明的設備，在上述增稠區的較低部分和上述絮凝作用區域之間沒有污泥的再循環回路。
根據另一變化，該設備有一個再循環回路，是由管子和一個污泥泵構成的，使污泥的部分在上述葉片下增稠區的較低部和上述絮凝作用區之間再循環。
通過結合參考用圖解法表示的裝置的

圖1，來閱讀下面所敘述的本發明的非限定性實施例可更好地了解本發明和它的各種優點。
參考圖1，一種水處理單元2包括凝結區2a，絮凝區2b和層狀沉降區2c，該水處理單元2用于絮凝傾析，使用按傳統方式用細砂壓載的絮凝物。該從層狀沉降區提取的污泥和細砂的混合物是通過通道10帶到水力旋流單元1的，在水力旋流單元1該細砂從該污泥的其余物中被分離。這樣分離出的該細砂通過絮凝傾析作用再一次被注入到水處理單元2中。
根據本發明，從該水力旋流單元1排出的污泥被帶到增稠器6之前，污泥通過通道11被運載或在脫氣區3進行脫氣，該增稠器6帶有一傾析板區，該傾析板區包括傾斜板6a，葉片下面的污泥增稠區6b，用于污泥的提取裝置7和用于對葉片6a上方的澄清的溢流水9的提取區。
該區域3可采用任何形式，只要能使污泥與氣體分離，氣體是在水力旋流期間已經被污泥捕獲的，例如一種特別的槽，或將水力旋流過的污泥帶到該增稠器6中的通道的全部或部分。在圖1所示的實施例中，該脫氣區3是正好設置在該增稠器6的上游的槽的形式。
該脫氣區3的尺寸是根據大于以下比值的脫氣表面積計算出來的，該比值是指要被增稠的污泥的流速除以小于100米/小時，較好為小于60米/小時、更好為小于30米/小時的表面速度的比值。
脫氣后，通常用一種陰離子聚合物加入到要增稠的污泥中，加入量為每米3污泥中加入0.5-5克該聚合物，典型是每米3污泥中加入1-3克。
該聚合物注入步驟4是在注入到增稠器6之前，完成的，但較好是如圖1所示，在有輕微攪拌的絮凝器5中，并且在后者中的水力學停留時間為10分鐘或低于10分鐘，較好是在4分鐘到6分鐘的條件下完成的，例如，一種聚合物可用作為絮凝劑，其濃度為每升要增稠的污泥中加入0.5mmg到5mmg活性物質。
該絮凝的污泥然后被引入到該增稠器6的板6a的下面，或沿板的邊緣被引入板中。
板6a長度在0.5米到3米之間，典型的為1.5米，板之間間隔在5到15厘米之間，更好在7.5到10厘米之間；它們相對于水平面的角度為大于55度，更好為等于60度；預計它們的沉淀以確保該溢流液的海森(Hazen)速度小于10米/小時，典型的是從1米/小時到3米/小時。
在這些板的底部和污泥排泄伐7之間提供了一個足夠的自由高度(典型的是在2米到4米之間)，即在該增稠器6的較低部分該污泥增稠了，在具有大錐度的斜坡的錐形提取漏斗的情況下，污泥僅靠重力被運送到污泥排泄閥，或在底部具有小的斜坡的情況下，增稠的泥通過一到刀被運送到污泥排泄閥。更好地，一種耙8被安裝在其中以改進增稠的程度。
該污泥的提取有二種情況，或是通過污泥液位探測器的控制下，將該污泥層的液位保持在2個預定高度之間實現的，或是在有或沒有使用一濃度探測器來監控所提取的污泥的濃度的情況下，通過周期性地開啟該提取閥實現的。
從該增稠的污泥分離出的水從該增稠器6的溢流管9被回收，典型的是通過噴出口來回收，以確保提取的水的良好的水力學擴展性能。
根據該溢流水的質量，溢流水可以與處理過的水直接混合或如圖1所示，可以通過壓載的絮凝傾析返回到該處理過程的頭部，上述處理過的水是指用壓載的絮凝物通過絮凝傾析器處理過的水。
作為一個例子，根據上述原理生產層狀增稠器，具有表面速度為60米/小時的脫氣區，通過將絮凝劑直接注入到為將污泥輸送到增稠器到這些板下而設的管子里進行預絮凝，4塊板與該水平面成60度角，板的寬1米，長1.5米，板間間隔75厘米，園柱形-園錐形的板下的增稠區高3米，該增稠器底部是具有相對于水平面成60度傾斜的側面的錐形漏斗，在該增稠區沒有耙，并且在最小高度為1.5米的情況下進行提取，使得最初的城市污水在壓載傾析后污泥達到下面的性能要增稠的污泥濃度2克MIS/升，增稠后的污泥濃度＞30克MIS/升，在基底表面的負荷1000-1500公斤MIS/米2基底表面/天，濃縮溢流液＜300毫克MIS/升。
權利要求
1.用于增稠污泥的方法，該污泥是通過用細砂或其他密實的顆粒物壓載的絮凝物通過絮凝傾析作用后從水處理單元中得到的污泥，執行一個沉淀污泥水力旋流步驟，其特征在于該方法包括以下所包括的連續步驟脫氣步驟，用于對來自壓載的絮凝傾析單元的水力旋流過程的溢流污泥進行脫氣，上述脫氣步驟是對應于小于100米/小時的表面脫氣速度，在整個脫氣表面被執行的；注入步驟，將至少一種絮凝劑注入到上述污泥中；增稠步驟，在增稠器的基底表面計算的基底負荷大于200公斤MIS/米2/天和提取的污泥濃度大于10克/升的情況下，在至少一個層狀增稠器中對上述污泥進行增稠。
2.根據權利要求1所述的增稠方法，其特征在于它包括一個補充注入步驟，在注入該絮凝劑的上游，補充注入至少一種凝結劑。
3.根據權利要求1或2中之一或另一個所述的增稠方法，其特征在于上述脫氣步驟是對應于低于60米/小時表面脫氣速度，在整個脫氣表面執行的。
4.根據權利要求1到3中任一個所述的增稠方法，其特征在于上述絮凝劑的注入步驟是在停留時間為10分或小于10分，優選為4到6分，在攪拌的絮凝區之內實現的，該絮凝區的表面能構成該脫氣區的全部或部分。
5.根據權利要求1到4中任一個所述的增稠方法，其特征在于上述增稠步驟是在一個層狀增稠器中執行的，其中葉片下的自由高度在2米到4米之間，并且還在于它包括一個用于監控該污泥層的高度的步驟，使得能將污泥層保持在2個預定的高度之間，這2個高度中的每一個至少都是1.5米。
6.根據權利要求1到5中任一個所述的增稠方法，其特征在于上述污泥是從三級污水處理中得到的，并且還在于上述增稠步驟是在基底表面負荷大于300公斤/米2/天，提取的污泥濃度大于15克/升的條件下執行的。
7.根據權利要求1到5中任一個所述的增稠方法，其中該污泥是從一級污水處理中得到的，或者是從下雨時與污水溢流合并起來得到的，以及在于上述增稠步驟是在基底表面的負荷大于1000公斤/米2/天，提取污泥的濃度大于25克/升的條件下執行的。
8.根據權利要求1到5中任一個所述的增稠方法，其中要被增稠的污泥是從除了碳酸鹽的去除處理以外的表面水的沉降處理中得到的，并且還在于上述增稠步驟是在基底表面的負荷大于200公斤/米2/天，提取的污泥濃度大于10克/升的條件下執行的。
9.根據權利要求1到8中任一個所述的增稠方法，其中從上述增稠步驟中得到的溢流水被返回到具有壓載的絮狀物的上述層狀傾析裝置的頭部。
10.根據權利要求1到9中任一個所述的增稠方法，其中該方法不包含一個使污泥從上述增稠步驟再循環到上述絮凝劑注入步驟的步驟。
11.根據權利要求1到9中任一個所述的增稠方法，其特征在于該方法包括一個用于將從上述增稠步驟排出的污泥再循環到上述絮凝劑注入步驟的再循環步驟。
12.用于污泥的層狀增稠設備，所述污泥是從至少一個水處理單元(2)中，使用用細沙或其他密實顆粒物壓載的絮凝物的通過絮凝傾析作用得到的，其特征在于該增稠設備有至少一個脫氣區(3)，注入機構(4)和至少一個增稠沉淀器(6)，上述脫氣區(3)能被以一個或幾個通道或槽的形式制造具有對應于與進入污泥的流速相關的100米/小時的脫氣速度的最小表面，上述注入機構(4)用于至少一種絮凝劑，該增稠沉淀器(6)包括一層狀傾析區，一用于板下污泥的增稠區，一用于污泥的提取裝置和一用于這些板上的澄清水溢流的提取區，上述增稠器的基底表面表面積小于以下的值，該值是用以公斤MIS/天表示的要增稠的MIS的流量除以可以允許的最小負荷200公斤/米2/天得到的。
13.根據權利要求12所述的增稠設備，其特征在于該設備包括注入機構，該注入機構用于在上述絮凝劑注入機構的上游提供凝結劑。
14.根據權利要求12或13中之一個或另一個所述的增稠設備，其特征在于上述脫氣區(3)的最大總表面相應于與進入污泥的流速相關的60米/小時的脫氣速度。
15.根據權利要求12到14中任一個所述的增稠設備，其特征在于該設備包括至少一種攪拌絮凝容器，該容器的表面可以是該脫氣區的全部或一部分。
16.根據權利要求12到15中任一個所述的增稠設備，其特征在于上述增稠沉淀器(6)包括長度為0.5米到3米之間的數塊板(6a)，典型板長為1.5米，各板間隔為5到15厘米之間，更好的間隔為7.5到10厘米之間，板與水平面之間的角度為大于55度，更好為60度，以及其中基底表面和各板底部之間的自由高度在2米到4米之間，上述增稠沉淀器具有一污泥耙動裝置(8)，并包括探測器，該探測器用于監控該污泥層的高度，使得能將污泥層的高度保持在2個預定高度之間，這2個預定高度中的每一個至少是1.5米。
17.根據權利要求12到16中任一個所述的增稠設備，其特征在于該設備在上述增稠區的較低部分和上述絮凝區之間沒有污泥再循環回路。
18.根據權處要求12到16中任一個所述的增稠設備，其特征在于該設備具有一再循環回路，該回路是由一管子和一污泥泵構成的，在上述板下的增稠區的較低部分和上述絮凝區之間使污泥的部分再循環。
全文摘要
本發明涉及到使用絮凝傾析污泥的水力旋流處理器(1)，通過使用與細沙或其他密度的顆粒物壓載的絮凝沉淀的絮凝－傾析作用，對從水處理設備得到的污泥進行增稠的方法。該發明方法的特征在于該方法包括以下所述的連續步驟脫氣步驟(3)，對從該壓載的絮凝－傾析單元的水力旋流處理器(1)的溢流污泥進行脫氣的步驟，上述脫氣步驟是在脫氣表面速度小于100米/小時所對應的脫氣表面條件下被實現的；至少一種絮凝劑注入到上述污泥中的步驟；和至少在一種層狀污泥增稠器(6)中增稠上述污泥的步驟，在該增稠器板表面計算的靜止板負荷為每天每米
文檔編號C02F1/52GK1491190SQ0280466
公開日2004年4月21日 申請日期2002年2月8日 優先權日2001年2月9日
發明者帕特里克·比諾, 帕特里克 比諾 申請人:Otv股份有限公司