用于通过在线絮凝然后在地面上方处理矿质污泥的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及在线处理随后在地面上方处理的方法。
【背景技术】
[0002]从工艺和规范观点来看，在地面上方聚积的矿质污泥的处理已变得必需。
[0003]“污泥”具体指所有类型的泥浆，例如城市污泥，钻探泥浆，工业污泥以及所有采矿排放物，由煤矿、金属矿或重油矿(油砂)引起的来自采矿的废物。这些悬浮液通常包含与水混合的粘土、沉淀物、沙粒、金属氧化物等。悬浮固体的浓度致使混合物粘稠。
[0004]传统上，该污泥以半流体形式被排放到污水池(lagoon)或堤坝中，并且可达几十米厚。污泥中携带的水不能挥发且该污泥保持永久的半流体形式。
[0005]为了成为固体，可以不同的方式处理污泥:
[0006]-通过絮凝后借助于过滤板或过滤带的过滤，
[0007]-通过絮凝后的离心。
[0008]考虑到涉及庞大的体积，采用了以相对薄且连续的层来在地面上方絮凝的方法，允许通过絮凝使流体即时分离，以及随后蒸发以便有助于获得能够易于输送的固体形式。该方法开发于70年代。在大多数情况下，这些固体被输送至采矿挖掘工地用于回填。
[0009]与起初的两种方法相比，该方法更加有利，起初的方法不允许自然干燥且提供差的污泥稠度。它们的热力干燥过于昂贵而不被使用。
[0010]现今，这些方法或被应用于源自浓缩池(thickener)的污泥或源自污水池或通过挖泥机取出的污泥。
[0011]该方法如今已过时:第一件美国专利3，312,070递交于1960年3月9日。
[0012]作为其他文献可提及以下专利:1981年的US 4，347，140、1986年的CA1,273，888、1994 年的 WO 96/05146、2000 年的 CA 2，407，869 和 2004 年的 CA 1,515,581。
[0013]文献US 3908387描述了加固地面以便随后施工的方法。为此，将稳定剂与从地面采掘的土壤混合。由此形成的混合物被重新混入土壤中并随后再度除去，此时只有再次与稳定化剂混合。在该方法中，土壤永久性地包含稳定化剂。此外，没有参考文献提及絮凝方法。
[0014]文献FR 2 922 123A1公开了用于处理污泥的步骤，根据该步骤将污泥排放到事先用聚合物处理的泥浆凹坑中。污泥从挖方上方的管的末端卸载。
[0015]这些文献中描述的所有方法使用在输送管中的在线絮凝，其在距出口端的给定距离处有一次或多次的絮凝剂加入。
[0016]在所有情况中，絮凝的污泥以在地面上方原样或以连续的层的形式，并且在排出污泥的管道的末端位于污泥最高水平上方这样的条件下被泵出并卸载。
[0017]通过使污泥结构化以避免使污泥变稠是重要的，这赋予污泥固体或半固体形式；例如，其可变为可能不会完全干透或可能不充分脱水的凝胶状泥浆。由于絮凝剂而在颗粒之间形成独特的网络的污泥的形成不产生干燥方面良好的结果。然而，污泥的最终处理包括将其彻底干燥，这将有助于使用推土机将其采掘或将所述区域重新造林。
[0018]具有分离良好的细粒状絮凝物的絮凝需要很好的干燥。当处理的污泥为多重絮凝物并且为大尺寸的形式时获得污泥脱水和干燥之间的最佳平衡。
[0019]以约1cm至50cm的层布置的污泥在几天内或约十天干透，根据污泥的类型而赋予它们不同程度的固体形式。
[0020]絮凝标准是可目测的。在每一情况中，添加一定量的絮凝剂以使流水或者清澈透明或者当其包含溶液物质时尽可能地澄清。絮凝的粒度和薄度越高，则其凝胶状越少，通过蒸发将其干燥越有效。
[0021]因此目的是在具有最高可能的休止角的絮凝的末端得到均匀尺寸的絮凝物。这有助于处理的污泥在更陡斜率上扩散，并因此将最大体积的污泥卸载到最小面积上。
[0022]考虑到在管出口处絮凝的悬浮液的速度，污泥不能立即沉积。相反，污泥被流体流所引导并且只有当絮凝物的重量(施加在絮凝物上的力的垂直分量)大于流动的力(施加在絮凝物上的力的水平分量)时才淀积。
[0023]为了更加准确，重要的是处理的污泥在管出口处不以固体或半固体形式出现。
[0024]根据形成期间的污泥构成和斜率，相对于管出口的污泥沉积的距离可以是非常重要的，并且可达到数十乃至数百米。最终的标准是在该废物处理后获得澄清的水，这意味着整体(entire mass)已被很好地絮凝并进而将导致快速干燥。因此极限是处理实例的长度，其根据形成的角度来确定废物沉积的高度。
[0025]在进入管中的絮凝由于其并非单一操作而互相碰撞。为了适当絮凝:
[0026]-重要的是将污泥与絮凝剂迅速混合，这可在雷诺数非常高的湍流条件下于管中完成
[0027]-然后絮凝本身要求低剪切，其中雷诺数低于由管中流体的速度赋予的雷诺数(流线条件)。
[0028]然而，泵送速度也是重要的，即在200mm和600mm之间的直径的管道中约每秒I至3米。
[0029]尽管混合是满意的，但为了获得完全絮凝，需要过度絮凝，这可偏离在实验室测量的量的20%至200%。在湍流环境中，过度絮凝有助于被剪切破坏的絮凝物的再絮凝。
[0030]在线絮凝需要额外量的絮凝剂来使通过由流体的速度引起的剪切而形成的微小絮凝物絮凝。当过量聚合物以自由颗粒的形式保持时是不方便的，这导致在水中粘稠絮凝从而降低干燥速度。
[0031]因此，存在通过絮凝改善处理污泥的方法的需要。
【发明内容】
[0032]由于不可能获得絮凝剂消耗非常低的在线絮凝，因此似乎有必要以可能的最有效方式将混合工艺从絮凝工艺中分离。
[0033]因此，本发明的目的是通过絮凝改善处理污泥的方法，根据该方法:
[0034]-在管道中输送待处理的污泥，
[0035]-将至少一种絮凝剂加入输送上述污泥的管道中，
[0036]-然后将污泥与所述絮凝剂混合，
[0037]-最后，将混合物输送并随后排放到天然或人工挖方中，排放处离所述挖方底部的距离小于所述挖方的深度。
[0038]因此根据本发明的方法有助于使在线处理方法中的混合阶段和絮凝阶段分离。在输送期间优化混合阶段并限制絮凝阶段。由于管道中的湍流而自然地形成絮凝剂与污泥的混合物。
[0039]当挖方充满时由于与污泥的加入相关的天然或涡流运动而在挖方中进行絮凝。剪切低并有利于良好絮凝。这可通过在比挖方高水平更低的水平上加入混合物来完成。形成其中絮凝效率高的鼓泡(boiling)凹坑。
[0040]如前面所述，挖方可天然或人工完成。当新的设施建立时，在污泥未扩散的地面上直接形成挖方。
[0041]当改进现有设施时，在天然地面上，当污泥层已经存在时，在整个或部分污泥层的厚度上进行挖方，从而提供许多优点。
[0042]根据第一特征，在输送待处理的污泥的管道中的聚合物的加入点优选接近输送污泥到卸载区的管的出口。加入点必须以这样的方式来选择，即在线制备混合物并且在脱离管后部分地完成絮凝。加入点和管道出口之间的距离通常通过连续测试获得；通常，其比管道内径大约10至200倍。
[0043]换言之，根据本发明，在接近于管道游离端，优选在距管道游离端的距离为管道内径的约10至200倍的位置处加入絮凝剂。
[0044]根据另一特征，垂直放置被浸没的管。
[0045]为了更加准确，至少在终端部，垂直放置在其中输送并从其中排出混合物的管道。在这些条件下，随着挖方填满和当挖方填满时，垂直管道被逐渐地浸没。
[0046]在人工挖方的情况中，借助于铲土机在卸载的管出口处形成絮凝凹坑。
[0047]在一些情况中，在任何挖方的存在之外天然地形成凹坑并在地面上逐渐地卸载混合物，其可能被之前干燥的污泥覆盖或者可能没有被之前干燥的污泥覆盖。
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