FR2960871A1 - Procede et installation de sechage par deshydratation mecanique par pressage de matieres pateuses, en particulier de boues de stations d'epuration - Google Patents

Abstract

Procédé de séchage de matières pâteuses, en particulier de boues de stations d'épuration, comprenant une étape (3) de déshydratation mécanique par pressage ; la boue sortant de l'étape (3) de déshydratation mécanique par pressage est soumise à une opération de dépose (4) suffisamment modérée pour conserver la structure de la boue présente à la sortie de l'étape (3) de déshydratation mécanique par pressage, et l'opération de dépose (4) fait passer la boue à une étape de séchage thermique (5).

Description

PROCEDE ET INSTALLATION DE SECHAGE PAR DESHYDRATATION MECANIQUE PAR PRESSAGE DE MATIERES PATEUSES, EN PARTICULIER DE BOUES DE STATIONS D'EPURATION.

La présente invention concerne un procédé de séchage de matières pâteuses, en particulier de boues de stations d'épuration, comprenant une étape de déshydratation mécanique par pressage.

Les boues, notamment celles provenant de stations d'épuration d'eaux résiduaires, peuvent être de faible siccité (de 0,3 à 10% de matières sèches ou MS) à l'entrée du procédé de séchage. Tous les pourcentages de matières sèches donnés dans ce texte sont des pourcentages en masse.

L'étape de déshydratation mécanique par pressage peut être chauffante ou non.

On connaît différents appareils de déshydratation mécanique tels que les centrifugeuses, et les filtres à bandes ; ces appareils peuvent être placés en amont d'un sécheur afin de réduire de manière importante le volume des boues et donc les coûts de transport des boues séchées.

Pour le séchage des boues provenant de stations d'eaux résiduaires urbaines il existe différentes technologies permettant d'obtenir un produit fini dont la siccité est comprise entre 60 et 95%.

Le séchage des boues peut être solaire ou thermique, et dans le cadre d'un sécheur thermique, il existe différentes technologies. Les sécheurs peuvent être des sécheurs directs, dans ce cas le fluide chaud de séchage, en général un gaz, est directement en contact avec les boues à sécher, ou indirects, dans ce cas un fluide chaud de séchage transmet sa chaleur aux boues via une paroi.

Dans le cas d'un séchage solaire, une siccité relativement faible des boues à l'entrée du procédé nécessite la mise en place d'une importante surface au sol, et donc une taille de serre solaire importante pour assurer le séchage. Dans le cas d'un séchage thermique, la faible siccité des boues à l'entrée du procédé de séchage induit, là encore, un sécheur qui est souvent de grande taille à exploiter puisqu'il y a beaucoup d'eau à extraire.35

De plus, dans le cas du séchage thermique, si une technologie sûre et efficace de séchage des boues urbaines de station d'épuration est constituée par le sécheur à bandes, notamment à basse température de fonctionnement (30-90°C), la principale critique de cette technologie est la siccité minimale des boues admissible à l'entrée afin de pouvoir sécher les boues de manière efficace. En raison de cette faible siccité, on ne peut pas répartir correctement un tapis de boue sur les bandes du sécheur.

Un autre reproche au séchage thermique est celui de la trop forte consommation d'énergie nécessaire et donc des coûts élevés d'exploitation en résultant.

Aussi, certains procédés de séchage à bandes proposent de récupérer des calories à basse température (30-90°C), chaleur fatale et donc non utilisée d'un autre procédé (eau de refroidissement des moteurs d'une cogénération, condensation de turbine, pompe à chaleur, chaudière fonctionnant avec du biogaz). Bien que cet apport énergétique soit généralement utilisé, il est souvent insuffisant pour sécher totalement les boues. Ces procédés de séchage consomment donc encore une part importante d'énergie thermique « payante ».

Diverses solutions existent actuellement pour sécher des matières pâteuses à des siccités comprises entre 60 et 95%, en particulier des boues de station d'épuration, à partir de boues diluées de concentration entre 3-100 g/L MS, mais présentent des inconvénients tels que complexité du procédé, coût élevé car la récupération de chaleur n'est pas optimisée dans l'étage de déshydratation et de séchage.

L'étape de déshydratation peut être boostée de différentes manières par exemple par ajout de chaux, de polymère ou encore de coproduits pour augmenter artificiellement la siccité des boues en sortie de déshydratation. L'aspect négatif de cette solution réside dans le fait qu'au final la quantité de matières sèches du produit à sécher s'en trouve augmentée. Il sera nécessaire dans ce cas de prévoir un sécheur de plus grande taille derrière l'étape de déshydratation.

D'autres procédés de séchage thermique fonctionnent en général à des températures supérieures à 100°C, ce qui peut rendre ces techniques moins attractives par rapport à la sécurité du sécheur. Un sécheur solaire traditionnel est une solution envisageable dans les régions à fort potentiel évaporatoire, mais surtout lorsqu'une surface au sol suffisamment importante est disponible pour réaliser le sécheur, ce qui n'est pas toujours le cas.

Certains procédés proposent des mélanges de boues séchées, récupérées en sortie de sécheur, avec des boues déshydratées à faible siccité afin d'obtenir un mélange de boues de siccité acceptable par les sécheurs à bandes. Néanmoins, il s'avère souvent que ce principe est délicat à exploiter et nécessite une surveillance importante. En effet, des problèmes de bourrage peuvent avoir lieu dans une extrudeuse qui permet de produire des cordons ou « chipolatas/spaghettis » de boue et de les déposer sur la bande du sécheur à bandes.

La présente invention se propose d'apporter une solution permettant de sécher des boues, en particulier à 60-95% MS en sortie de sécheur, à partir de boues diluées, notamment à 3-100g/L MS, avec une consommation énergétique réduite, en assurant une bonne sécurité d'exploitation et en ne nécessitant qu'un minimum d'espace pour l'installation mettant en oeuvre ce procédé.

Selon l'invention, le procédé de séchage de matières pâteuses, en particulier de boues de stations d'épuration, comprend une étape de déshydratation mécanique par pressage, et est caractérisé en ce que la boue sortant de l'étape de déshydratation mécanique par pressage est soumise à une opération de dépose suffisamment modérée pour conserver la structure de la boue présente à la sortie de l'étape de déshydratation mécanique par pressage, et en ce que l'opération de dépose fait passer la boue à une étape de séchage thermique.

On entend par l'expression « déshydratation mécanique par pressage » un procédé mis en oeuvre avec l'un des appareils du groupe suivant : - filtre-presse non chauffant à plateaux avec ou sans membrane, - filtre-presse chauffant à plateaux avec ou sans membrane, - presse à vis ou à piston.

L'objet de cette invention est ainsi de fournir un procédé de déshydratation mécanique par pressage chauffant ou non, et de séchage associé, de produits pâteux dans lequel le séchage accepte des produits de faible siccité, comme par exemple des boues d'eaux résiduaires urbaines à 3-100g/L. L'ensemble déshydratation mécanique par pressage, dépose et séchage constitue un procédé intégré pour le séchage des boues.

L'invention prévoit le couplage de l'étape de déshydratation mécanique par pressage, chauffant ou non, et d'un sécheur via un système de dépose spécifique. La déshydratation mécanique par pressage, telle que spécifiée précédemment, modifie la structure de la boue ; le système de dépose améliore davantage cette structure afin d'accélérer le processus de séchage dans le sécheur. L'évaporation au niveau du sécheur est accélérée ; ceci permet d'avoir un sécheur plus petit, d'où un gain de place avec un encombrement réduit et un gain d'investissement avec un sécheur plus petit.

La déshydratation mécanique par pressage, de préférence chauffant, permet d'atteindre en sortie de l'étape une siccité élevée et de ce fait d'avoir un sécheur plus petit, positionné en aval de cette déshydratation, associé à un dispositif de dépose spécifique. En effet, le chauffage de la boue provoque une lyse de cellules, notamment des protéines contenues dans la boue, augmentant par la suite leur filtrabilité. Un premier pressage élimine l'eau liée contenue dans les boues, puis on effectue un chauffage des boues jusqu'à une certaine température. On effectue ensuite un deuxième pressage des boues afin de profiter de l'amélioration de la filtrabilité due au chauffage.

Dans le cas d'une déshydratation mécanique par pressage de type chauffant, l'invention prévoit aussi d'utiliser une boucle de récupération énergétique à basse température au niveau de l'eau évaporée de l'étage dit de déshydratation mécanique par pressage afin de pouvoir chauffer en partie le deuxième étage constitué du sécheur. En fonction de l'énergie récupérée à partir de cette énergie fatale ou à bon marché, il sera possible d'adapter la siccité en sortie de la déshydratation mécanique par pressage en adaptant la pression appliquée ainsi que le temps de pressage.

De plus, l'invention offre un autre avantage car elle s'affranchit de l'étape de mise en forme de la boue via une extrudeuse ou un spaghettiseur, évitant ainsi des problèmes fréquents de bouchage sur ces équipements.

L'invention permet également de s'affranchir de la recirculation de boues séchées pour atteindre une certaine siccité à l'entrée du sécheur à bandes et ainsi être compatible avec ce genre de technologie.

La déshydratation mécanique par pressage, chauffant ou non, pourra être effectuée de manière automatique ou non. L'automatisation de la déshydratation mécanique par pressage s'effectuera via un débâtissage automatique des produits issus du pressage. Dans ce cas, le couplage déshydratation mécanique par pressage automatique, dispositif spécifique de dépose et sécheur constitue un procédé automatique de déshydratation et séchage.

Avantageusement, la température de l'air au contact des boues dans l'étape de séchage thermique est inférieure à 100°C, en particulier d'environ 75°C. L'opération de dépose peut comprendre une opération de fragmentation avant le séchage thermique et un transfert de la boue fragmentée vers le séchage thermique.

20 Lorsque le séchage thermique est effectué dans une installation de séchage solaire, l'opération de dépose peut comprendre un transfert de la boue vers l'installation de séchage solaire et une fragmentation de la boue sur une dalle de l'installation de séchage solaire.

25 Lorsque la déshydratation mécanique par pressage est de type chauffant, la chaleur provenant de l'eau évaporée dans l'étape de déshydratation mécanique par pressage peut être récupérée dans un échangeur pour contribuer au chauffage du séchage thermique. De préférence, la chaleur des buées est récupérée avec condensation de l'eau évaporée. 30 Avantageusement, la siccité des boues en sortie de l'étape de déshydratation mécanique par pressage est comprise entre 25% et 40% MS en masse, en particulier d'environ 30% MS, tandis que la siccité des boues en sortie de la seconde étape de séchage est comprise entre 60% et 95% MS en masse. L'étape de déshydratation mécanique par pressage de type chauffant peut fonctionner sous un vide partiel. Le séchage thermique peut aussi fonctionner sous un vide partiel afin d'abaisser la température d'évaporation de l'eau. 35

L'invention est également relative à une installation de séchage de matières pâteuses, en particulier de boues de stations d'épuration, pour la mise en oeuvre du procédé défini précédemment, laquelle installation comprend un dispositif de déshydratation mécanique par pressage qui reçoit les boues à sécher, et est caractérisée en ce qu'elle comporte, à la suite du dispositif de déshydratation mécanique par pressage, un dispositif de dépose spécifique suffisamment modérée pour conserver la structure de la boue présente à la sortie du dispositif de déshydratation par pressage, et un sécheur thermique vers lequel le dispositif de dépose spécifique fait passer la boue.

Le dispositif de dépose spécifique peut comporter : - un dispositif d'émiettage, non destructif et non compactant de la matière, situé en amont du séchage thermique, et constitué de l'un des moyens d'un groupe comprenant : émotteur à étoiles; malaxeur lent ; un ou plusieurs fils à couper, - et un dispositif de transfert de la boue fragmentée vers le sécheur thermique.

Le sécheur thermique peut être un sécheur solaire, et le dispositif de dépose peut comprendre un dispositif de transfert de la boue vers le sécheur solaire et, dans le sécheur solaire, un dispositif de fragmentation, en particulier un scarificateur, de la boue sur une dalle du sécheur solaire.

L'invention consiste, mises à part les dispositions exposées ci-dessus, en un certain nombre d'autres dispositions dont il sera plus explicitement question ci-après à propos d'exemples de réalisation décrits avec référence aux dessins annexés, mais qui ne sont nullement limitatifs. Sur ces dessins : Fig. 1 est un schéma synoptique d'une installation mettant en oeuvre le procédé selon l'invention. Fig. 2 est un schéma du couplage d'une déshydratation par filtre-presse chauffant avec un sécheur thermique du type sécheur à bandes représenté en coupe verticale schématique, et Fig. 3 est un schéma du couplage d'une déshydratation par filtre-presse chauffant avec un sécheur thermique du type sécheur solaire, vu de dessus.

En se reportant à Fig. 1 des dessins, on peut voir que, dans une installation mettant en oeuvre le procédé de l'invention, les boues à traiter arrivent à l'étape 1 sous forme de boues humides, en particulier à 0,3-10 % MS, et sortent du traitement à la dernière étape 2 sous forme de boues séchées en particulier à 60-95 % MS.

Le procédé de l'invention résulte du couplage de deux technologies et fait intervenir une première étape 3 de déshydratation mécanique par pressage chauffant ou non, suivi d'un dispositif de dépose spécifique 4 des boues déshydratées et d'une seconde étape de séchage thermique 5, de préférence à basse température, c'est-à-dire à température inférieure à 100°C. Le second étage 5 de séchage est avantageusement constitué par un sécheur à bandes ou un sécheur solaire.

Le dispositif de dépose spécifique 4 est prévu pour effectuer un transfert, vers la seconde étape 5, et une fragmentation de la boue suffisamment modérés pour conserver la structure de boue présente à la sortie de l'étape 3 de déshydratation mécanique par pressage.

Le chauffage des boues, notamment à 80-90°C, permet en outre d'améliorer leur filtrabilité. Dans le cas où le pressage de l'étape 3 est chauffant, on prévoit avantageusement une récupération de la chaleur contenue dans l'eau évaporée formée par les buées issues de l'étage 3. Cette récupération est assurée par un échangeur 6 qui transmet cette énergie sous forme de chaleur via un fluide thermique au sécheur thermique 5. L'énergie récupérée sert à chauffer, au moins partiellement, le sécheur 5.

Le sécheur 5 peut être un sécheur à bande(s), auquel cas la répartition de la hauteur du lit de boue sur la ou les bandes peut être contrôlée par un dispositif à laser qui adaptera ensuite la vitesse d'avancée de la ou des bandes de séchage en fonction de cette hauteur du lit de boue. Il est également possible d'adapter la hauteur du lit de boue en l'égalisant via une sorte de presse, ou via des rouleaux réglables en hauteur et faisant toute la largeur d'une bande de séchage.

De préférence, l'étage 3 de déshydratation mécanique par pressage est réglé de manière que la siccité des boues en sortie de cet étage soit comprise entre 25 et 60 % MS, et plus particulièrement égale à 35 % MS. La déshydratation mécanique par pressage permet de modifier la structure de la boue sous forme d'une plaque feuilletée, ce qui améliore le processus de séchage thermique ultérieur. Il est donc important de conserver cette structure 735

pour le deuxième étage de séchage 5. Le dispositif de dépose spécifique 4 est un élément essentiel dans la mesure où la perte de la structure de la boue, acquise lors de l'étape 3, réduirait sensiblement l'efficacité du séchage thermique. A titre indicatif, un système de type trémie associé à une pompe de reprise détruirait cette structure et la boue reprendrait un aspect très fluide du genre pâte de dentifrice. Le dispositif 4 exclut toute extrudeuse ou « spaghettiseur », ou tout autre système qui modifierait la structure feuilletée de la boue récupérée en sortie de la déshydratation mécanique par pressage.

Le dispositif de dépose spécifique 4 peut comporter un dispositif d'émiettage, non destructif et non compactant de la matière, situé en amont du séchage thermique, et constitué notamment de l'un des moyens suivants : - un émotteur à étoiles 4.1 (Fig.2), - un malaxeur lent (non représenté), - un ou plusieurs fils à couper (non représentés), - ou tout autre système permettant de casser les plaques éventuelles obtenues en sortie de déshydratation par pressage mais en conservant la microstructure de la boue obtenue.

De préférence, la vitesse de rotation de machines tournantes utilisées pour cet émiettage ne dépasse pas 300 tours/minute. Les boues ainsi émiettées sont ensuite simplement déposées dans le sécheur 5 par un système de transfert ou de transport ne générant que des secousses modérées.

Avec un tel dispositif d'émiettage non destructif la boue peut être émiettée, notamment sous forme de plaquettes de l'ordre de quelques centimètres de côté en conservant l'épaisseur de la plaque de boue à la sortie du dispositif de déshydratation par pressage. Ceci permet de conserver les qualités de la boue pour le séchage thermique ultérieur qui nécessitera moins d'énergie.

Le système de transport peut être du type tapis ou transporteur à bande, ou à vis non compactante (sans âme, à vitesse de rotation lente). Dans le cas où le transport de la boue après déshydratation 3, jusqu'à la dépose dans le sécheur 5, est une vis transporteuse, la vitesse d'avancement de la vis transporteuse ne dépassera pas 20 cm/seconde afin de ne pas compacter la boue, ce qui casserait sa structure acquise lors de l'étape de déshydratation.

La dépose dans le sécheur 5 peut faire intervenir une chute gravitaire après un dispositif d'émiettage non destructif. La hauteur de chute 4.2 (Fig.2) admissible des boues déshydratées entre le dispositif de dépose, de type machine tournante d'une part telle qu'un émotteur à étoiles 4.1 (Fig.2), et les bandes 5.1 d'un sécheur à bandes d'autre part, dépend du type de boues séchées et de la siccité des boues à la sortie de l'étape de déshydratation par pressage. Cette hauteur de chute n'excèdera pas 1 m afin de ne pas générer de poussières dues aux morceaux de boue qui se casseraient en tombant sur la bande du sécheur 5.

La récupération de l'énergie thermique des buées de l'étape 3 au travers de l'échangeur 6 peut se faire de différentes manières en fonction du type de fluide en circulation dans le sécheur 5, ainsi que du type de sécheur 5 : - système direct ouvert, selon le cas de Fig. 3, - système direct fermé, - système indirect fermé dans le cas de Fig. 2.

Les buées issues de l'étape 3 de déshydratation par pressage sont aspirées par un ventilateur 7 dans une conduite 3.7 et sont envoyées vers l'échangeur 6, qui est un condenseur dans lequel circule un fluide thermique, eau, air ou autre fluide, arrivant par une canalisation 6.1. Ce fluide thermique peut être celui d'une boucle thermique B (Fig.2), moyenne ou basse température, servant à chauffer le sécheur 5. Le fluide récupère la chaleur latente de condensation des buées dont la température est voisine de 85°C. L'eau condensée est évacuée par une conduite 6.2. La boucle B permet de récupérer de l'énergie à basse température fatale ou à bon marché pour le chauffage du sécheur 5. En fonction de la fraction récupérée de cette énergie fatale, la siccité en sortie de la déshydratation par pressage 3 pourra être adaptée. Au besoin, un appoint thermique, via un échangeur supplémentaire 8 peut être réalisé à l'aide d'une source d'énergie extérieure.

Une boucle A est définie au niveau de l'échangeur 6 pour les buées et l'eau condensée, et une boucle C est définie pour le fluide thermique refroidi au niveau de l'échangeur 8. La récupération de l'énergie issue des buées de la déshydratation mécanique par pressage de type chauffant est intéressante lorsque le sécheur 5 fonctionne à basse ou moyenne température. Dans ce cas, la déshydratation mécanique35

par pressage de type chauffant est alimentée par une énergie de type eau chaude, à une température supérieure à 70°C, idéalement de l'ordre de 90°C, ou une vapeur basse pression ou par une boucle d'huile thermique.

En fonction de la fraction d'énergie récupérée de l'énergie fatale, la siccité en sortie de la déshydratation mécanique 3 par pressage de type chauffant pourra être adaptée. Cette déshydratation 3 de type chauffant permet d'augmenter la siccité en sortie de la déshydratation par l'action combinée de la chaleur et du principe de pressage.

Dans le cas d'un système direct (Fig.3), le fluide thermique qui circule dans l'échangeur 6 est en contact avec les boues dans le sécheur 5, sans qu'il y ait nécessité d'un échangeur supplémentaire. Cet assemblage peut notamment être le cas pour le couplage de la déshydratation mécanique 3 par pressage de type chauffant, avec un dispositif de dépose spécifique 4 et un sécheur de type sécheur solaire 5s (Fig.3).

Le système de récupération de l'énergie des buées peut être direct et ouvert (Fig.3) ou indirect et fermé (Fig.2).

Dans le cas du système direct et ouvert (Fig.3), l'échangeur 6 réchauffe le fluide thermique venant de l'extérieur et celui-ci, une fois réchauffé via les calories cédées lors de la condensation des buées est envoyé dans le sécheur 5. Le fluide thermique sera alors préférentiellement de l'air envoyé vers un sécheur solaire ou thermique, et l'échangeur 6 sera alors un condenseur buées/air. Au besoin, un appoint thermique, via un échangeur supplémentaire pourra être réalisé via une autre boucle installée sur le sécheur 5 lui-même.

Dans le cas du système direct et fermé, l'échangeur 6 réchauffe le fluide thermique venant du sécheur 5 et celui-ci, une fois réchauffé via les calories cédées lors de la condensation des buées est envoyé de nouveau dans le sécheur 5.

Dans le cas d'un système de récupération de l'énergie des buées de type système indirect, le fluide thermique qui circule dans l'échangeur 6 n'est pas en contact avec les boues dans le sécheur 5. Il y a alors un système d'échangeurs 5e (Fig.1 et 2) afin d'optimiser la récupération et l'utilisation de l'énergie récupérée sur les buées de l'étape de déshydratation mécanique par pressage.

Si le système de récupération de l'énergie des buées est indirect et fermé (Fig.2), dans ce cas, le fluide thermique peut être de l'eau, de l'air ou tout autre fluide permettant de véhiculer des calories.

Dans la plupart des cas, il sera nécessaire d'ajouter d'un échangeur supplémentaire 8 (Fig.2) pour permettre à la température du fluide dans la boucle B d'atteindre une température suffisamment élevée pour réchauffer l'air du sécheur 5 ; l'échangeur 8 sera positionné préférentiellement sur la boucle B.

L'échangeur 6 est alors un condenseur buées/fluide thermique où le fluide thermique est préférentiellement de l'eau. Dans ce cas, le sécheur 5 est de type sécheur thermique, et il pourra être, de préférence, de type sécheur à bandes. La chaleur récupérée sur les buées via l'échangeur 6 est envoyée sous forme de fluide chaud, préférentiellement de l'eau chaude, véhiculée jusqu'à l'échangeur 8 alimenté par un fluide extérieur chaud.

Si le sécheur thermique 5 est un sécheur à bandes ayant la particularité de fonctionner à basse température (30-90°C), dans ce cas, la récupération de l'énergie contenue dans les buées de l'étape 3 de la déshydratation mécanique par pressage de type chauffant sera optimisée et permettra d'apporter une part plus importante des besoins énergétiques de l'étape du sécheur. L'échangeur 8 pourra être alimenté par une source d'énergie fatale ou à bon marché ou toute autre source d'énergie thermique afin d'atteindre la température de fonctionnement dans le sécheur 5.

Une autre particularité de l'invention est la possibilité, pour l'étape 3 de déshydratation mécanique par pressage de type chauffant, de fonctionner avec un vide pouvant être faible à un vide pouvant être poussé. Cette dépression permet notamment d'avoir un gâteau de pressage plus structuré et de siccité plus élevée, permettant ainsi de diminuer la taille du sécheur.

Le sécheur 5 peut aussi fonctionner sous un vide partiel, afin d'abaisser la température d'évaporation de l'eau dans le sécheur.

ESSAI du PROCEDE L'essai est réalisé avec une installation correspondant au schéma de Fig.2. La boue subit une étape 3 de déshydratation par filtre-presse chauffant 3.1, suivie

d'une opération de dépose par un dispositif de dépose spécifique 4 pour alimenter un sécheur 5 de type sécheur à bandes 5.1 fonctionnant à basse température, avec une température de l'air de séchage aux alentours de 75°C.

Dans l'exemple considéré, le procédé a été mis en oeuvre sur des boues d'eaux résiduaires urbaines de type boues biologiques. La pompe P, alimente le filtre-presse en boues selon les caractéristiques suivantes : Siccité = 4% Taux de matières volatiles = 60% Température = 12°C Débit de boues à l'arrivée de la déshydratation mécanique par pressage (filtre-presse chauffant) = 3325kg/h (kilogramme par heure) A la sortie de l'étape 3 de déshydratation, les boues obtenues ont une siccité de 35%MS, et le débit de boue est de 380 kg/h, et ces boues déshydratées se trouvent à une température de 70°C. Il y a donc eu 2945 kg/h d'eau extraite dont seulement une partie de cette eau extraite se retrouve à 85°C sous forme évaporée en raison de la technique de chauffage associée du filtre-presse.

Dans ce cas d'étude, le dispositif de dépose 4 pour le passage de l'étape de déshydratation par filtre-presse chauffant au sécheur à bandes est réalisé par un émotteur à étoiles 4.1 puis une chute gravitaire 4.2 sur la bande 5.1 du sécheur 5. Les boues ainsi déposées sur la bande du sécheur ont une structure de gâteau de filtre-presse simplement émietté pouvant être obtenu avec des boues de station d'épuration, cette structure améliorant la cinétique de séchage des boues. Ces boues ont une température de l'ordre de 60°C à l'entrée du sécheur 5 à bandes, améliorant là encore la cinétique de séchage des boues dans le sécheur.

Le sécheur à bandes utilisé a une surface de 20 m2. La siccité des boues obtenues est de 90%MS. Dans ce cas, l'eau évaporée lors de l'étape de séchage 5 est de 232 kg/h. Le débit de buées à travers le ventilateur 7 est de 174 kg/h. Ces buées aspirées contiennent de la vapeur d'eau et une quantité d'incondensables aux alentours de 10% en masse avec une étanchéité bien maîtrisée. Ces buées traversent ensuite l'échangeur 6 qui est un condenseur. Dans le cas présent où le sécheur constituant le couplage est un sécheur à bandes fonctionnant à basse température (air à 75°C environ), de l'eau d'une boucle thermique dite basse

température, base de la récupération énergétique, circule dans l'échangeur 6. Les buées ont une température de 85°C, et sont en légère dépression de par le fonctionnement du filtre-presse. En sortie de condenseur 6, les incondensables et les buées ont une température de 75°C, la quantité de vapeur restante est de 29,6 kg/h et la puissance échangée est de 93,7 kW.

Du côté de la boucle d'eau de B, à l'entrée de l'échangeur condenseur 6, la température est de 72°C, en sortie de ce condenseur, la température de la boucle d'eau est de 82,7°C et le débit d'eau est de 7,5 tonnes/h. L'eau de la boucle B est ensuite chauffée de 82,7 à 90°C par l'échangeur 8. La consommation énergétique est de 63,3 kW.

La chaleur fournie au circuit d'air permet de redescendre la température de l'eau de la boucle B à 72°C, tout en fournissant au circuit d'air une puissance de 157 kW. Cette puissance permet d'évaporer l'eau dans le sécheur 5 jusqu'à une siccité de 72%.

Sur les 157 kW apportés à l'air, 93.7 kW sont issus de la puissance échangée au niveau de l'échangeur de condensation. Il s'agit donc d'énergie fatale récupérée, soit 60% des besoins en énergie.

Pour une même efficacité de séchage, les essais ont montré que l'invention permet de gagner 15% en terme d'accélération du processus de séchage par rapport à l'état de la technique, ce qui représente un gain de 15% de surface en moins pour un séchage effectué par serre solaire, et un gain de 15% de surface en moins pour un sécheur thermique, notamment de type sécheur à bandes.

Du fait de l'augmentation de siccité en sortie de filtre-presse chauffant par rapport à un filtre-presse non chauffant, avec des boues biologiques telles que celles utilisées dans l'essai, et en considérant une particularité importante de l'invention qui est le dispositif spécifique 4 de dépose des boues à la sortie du filtre-presse, on peut ainsi diminuer la dimension du sécheur 5 de type sécheur à bandes de 50%.

Fig.3 montre une variante de réalisation d'une installation selon l'invention avec un sécheur solaire 5s comme sécheur thermique 5. Dans cet exemple, le dispositif de dépose 4 peut avantageusement être un émotteur à étoiles (non représenté) relié à un dispositif de transport 10 de type bande transporteuse.

Le dispositif 10 comporte une portion 10a à bande sur pivot équipée d'un dispositif de mouvement rotatif qui permet de répartir une fine couche de boues issue de l'étape de déshydratation 3 par filtre-presse chauffant 3.1 sur la dalle réceptrice 5s1 du sécheur solaire 5s. Le dispositif de dépose 4 pourra aussi être avantageusement équipé d'un système d'avancée, tel un pont scarificateur 11 pour répartir et fragmenter la boue sur toute la longueur L nécessaire de la dalle réceptrice 5s1 du sécheur solaire. Ce scarificateur 11 pourra en fonction du type de boue traité, se substituer à l'émotteur à étoiles. La hauteur de chute entre l'émotteur à étoiles permettant d'émietter la boue et la bande transporteuse sera au maximum de 1 mètre afin de ne pas déstructurer la boue. Puis la hauteur de chute des boues entre la bande transporteuse et la dalle réceptrice 5s1 sera au maximum de 2 m, et de préférence autour d'l mètre.

Dans cet exemple, l'échangeur 6 est un échangeur buées/air dans lequel la puissance récupérée au niveau des buées de l'étape de déshydratation par filtre-presse permet de chauffer l'air intérieur du sécheur solaire. Il s'agit dans ce cas d'une récupération de l'énergie des buées via un échangeur direct ouvert.

Applications industrielles Le procédé de l'invention donne de bons résultats avec une étape de déshydratation mécanique par pressage, de préférence de type chauffant, fonctionnant par fournées, c'est-à-dire « en batch », suivi d'un dispositif de dépose spécifique puis d'un sécheur solaire ou thermique, notamment un sécheur thermique à bandes fonctionnant à moyenne (50-110°C) ou à basse température (30-90°C) afin d'optimiser la récupération de l'énergie des buées issues du chauffage de l'étape de déshydratation mécanique par pressage de type chauffant.

Ce procédé de couplage d'une technologie de déshydratation mécanique par pressage et d'une technologie de séchage, reliées entre elles par un dispositif de dépose spécifique des boues à la sortie du procédé de déshydratation mécanique, et l'installation correspondante peuvent être appliquées à tout type de produit pâteux. On peut citer comme produits des pulpes de biomasse : bois, produits de l'agroalimentaire, produits de la transformation animale.

Claims (12)

1. REVENDICATIONS1. Procédé de séchage de matières pâteuses, en particulier de boues de stations d'épuration, comprenant une étape de déshydratation mécanique par pressage, caractérisé en ce que la boue sortant de l'étape de déshydratation mécanique par pressage est soumise à une opération de dépose (4) suffisamment modérée pour conserver la structure de la boue présente à la sortie de l'étape (3) de déshydratation mécanique par pressage, et en ce que l'opération de dépose (4) fait passer la boue à une étape de séchage thermique (5).
2. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la température de l'air au contact des boues dans l'étape de séchage thermique est inférieure à 100°C, en particulier d'environ 75°C.
3. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'opération de dépose (4) comprend une opération de fragmentation (4.1) avant le séchage thermique (5) et un transfert de la boue fragmentée vers le séchage thermique (5). 20
4. 4. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le séchage thermique (5) est effectué dans une installation de séchage solaire (5s), et l'opération de dépose (4) comprend un transfert de la boue vers l'installation de séchage solaire (5s) et une fragmentation de la boue sur une dalle (5s1) de 25 l'installation de séchage solaire.
5. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, selon lequel la déshydratation mécanique par pressage est de type chauffant, caractérisé en ce que de la chaleur provenant de l'eau évaporée dans l'étape 30 (3) de déshydratation mécanique par pressage est récupérée dans un échangeur (6) pour contribuer au chauffage du séchage thermique (5).
6. 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que la chaleur des buées est récupérée avec condensation de l'eau évaporée.
7. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la siccité des boues en sortie de l'étape de déshydratation mécanique par pressage est comprise entre 25% et 40% MS en masse, en 35 particulier d'environ 30% MS, tandis que la siccité des boues en sortie de la seconde étape de séchage est comprise entre 60% et 95% MS en masse.
8. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'étape (3) de déshydratation mécanique par pressage est de type chauffant et fonctionne sous un vide partiel.
9. 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le séchage thermique (5) fonctionne sous un vide partiel afin d'abaisser la température d'évaporation de l'eau.
10. 10. Installation de séchage de matières pâteuses, en particulier de boues de stations d'épuration, comprenant un dispositif (3.1) de déshydratation mécanique par pressage qui reçoit les boues à sécher, caractérisée en ce qu'elle comporte, à la suite du dispositif (3.1) de déshydratation mécanique par pressage, un dispositif de dépose spécifique (4) suffisamment modérée pour conserver la structure de la boue présente à la sortie du dispositif de déshydratation mécanique par pressage, et un sécheur thermique (5,5s) vers lequel le dispositif de dépose spécifique (4) fait passer la boue.
11. 11. Installation selon la revendication 10, caractérisée en ce que le dispositif de dépose spécifique (4) comporte : - un dispositif d'émiettage, non destructif et non compactant de la matière, situé en amont du séchage thermique, et constitué de l'un des moyens d'un groupe comprenant : émotteur à étoiles (4.1) ; malaxeur lent ; un ou plusieurs fils à couper, - et un dispositif de transfert de la boue fragmentée vers le sécheur thermique.
12. 12. Installation selon la revendication 10, caractérisée en ce que le sécheur thermique est un sécheur solaire (5s), et le dispositif de dépose comprend un dispositif de transfert de la boue vers le sécheur solaire et, dans le sécheur solaire, un dispositif de fragmentation, en particulier un scarificateur (11), de la boue sur une dalle (5s1) du sécheur solaire.35