WO2023062084A1 - Procédé et installation de séchage de produits pâteux - Google Patents

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WO2023062084A1
WO2023062084A1 PCT/EP2022/078411 EP2022078411W WO2023062084A1 WO 2023062084 A1 WO2023062084 A1 WO 2023062084A1 EP 2022078411 W EP2022078411 W EP 2022078411W WO 2023062084 A1 WO2023062084 A1 WO 2023062084A1
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WO
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drying
air
greenhouse
air flow
pasty product
Prior art date
Application number
PCT/EP2022/078411
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English (en)
Inventor
Magalie DENISAN LEMAIRE
Loubna NOUIJ
Javier Perez
Original Assignee
Suez Groupe
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Publication date
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    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
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    • F26B3/28—Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat by radiation, e.g. from the sun
    • F26B3/283—Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat by radiation, e.g. from the sun in combination with convection
    • F26B3/286—Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat by radiation, e.g. from the sun in combination with convection by solar radiation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F11/00—Treatment of sludge; Devices therefor
    • C02F11/12—Treatment of sludge; Devices therefor by de-watering, drying or thickening
    • C02F11/13—Treatment of sludge; Devices therefor by de-watering, drying or thickening by heating
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B17/00—Machines or apparatus for drying materials in loose, plastic, or fluidised form, e.g. granules, staple fibres, with progressive movement
    • F26B17/02—Machines or apparatus for drying materials in loose, plastic, or fluidised form, e.g. granules, staple fibres, with progressive movement with movement performed by belts carrying the materials; with movement performed by belts or elements attached to endless belts or chains propelling the materials over stationary surfaces
    • F26B17/08—Machines or apparatus for drying materials in loose, plastic, or fluidised form, e.g. granules, staple fibres, with progressive movement with movement performed by belts carrying the materials; with movement performed by belts or elements attached to endless belts or chains propelling the materials over stationary surfaces the belts being arranged in a sinuous or zig-zag path
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2209/00—Controlling or monitoring parameters in water treatment
    • C02F2209/02—Temperature
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2303/00—Specific treatment goals
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B2200/00—Drying processes and machines for solid materials characterised by the specific requirements of the drying good
    • F26B2200/18—Sludges, e.g. sewage, waste, industrial processes, cooling towers

Definitions

  • the present invention is in the field of drying pasty products, by way of example and in a non-limiting manner of residual sludge from wastewater treatment plants.
  • the invention can be applied to other types of sludge, such as industrial sludge or sludge from the production of drinking water.
  • Organic sludge in particular waste sludge, comprises water and dry matter.
  • the dryness of a sludge indicates its dry matter content.
  • the drying of the sludge makes it possible to reduce the quantity of water contained in the sludge, causing it to pass from the 15-25% DM range (DM for dry matter) at the dehydration outlet before drying to 70-90% DM in drying outlet.
  • DM DM for dry matter
  • Such a step is useful for their valuation.
  • dried sludge does not ferment, which favors the conditions of its storage; thus the dried sludge can be used as spreading product or be burned as fuel.
  • the drying of the sludge can be carried out by solar drying or by thermal drying.
  • the sludge In the case of solar drying, the sludge is generally deposited on the ground in a solar greenhouse. This dehydrated sludge is then spread out, or turned over and advanced, in particular with a bridge-turner, or turning device, conventionally encountered.
  • a bridge-turner or turning device
  • An example of a turning device is disclosed in document WO2006/024794. It works by fragmentation and granulation and reduces the pasty nature of the mud. This results in a reduction in bad odors generated by the thickened mud.
  • the solar drying of the sludge is carried out in a greenhouse (closed or open), using solar radiation which heats the air inside the greenhouse, and air sweeping and the turning machine. /spread.
  • Solar drying using solar energy - renewable and free energy - to allow the evaporation of the water contained in the sludge is a so-called “extensive” process.
  • Solar drying is therefore a simple, energy-efficient solution that requires large footprints. Furthermore, the evaporative performance depends essentially on the local weather conditions.
  • the evaporation coefficient is on average of the order of 0.2 to 0.4 kg H2O/m 2 .h (when the we place our without calorific contribution other than the solar energy arriving on the greenhouse).
  • thermal drying In the case of thermal drying, a heat transfer fluid is necessary to accelerate the drying. This heat transfer fluid is generally heated by fossil fuels. Thermal drying can be direct (the sludge is then in contact with the heat transfer fluid) or indirect (the sludge is not, in this case, in direct contact with the heat transfer fluid).
  • An example of a so-called direct contact thermal dryer is a belt dryer.
  • a so-called direct contact thermal dryer comprises one or more drying belts on which sludge to be dried is arranged. These belts have a translational movement to allow the sludge to move forward in the dryer.
  • the sludge is subjected to a flow of hot air applied parallel or perpendicular to its direction of movement.
  • the sludge can be shaped using an extruder or a granulator in order to increase the exchange surface, as well as hold the dehydrated sludge on the strip in a more aerated way so that the drying air can pass between the interstices and therefore increase the drying kinetics.
  • air temperatures typically range from 30°C to 100°C.
  • the dryness at the dryer inlet is also a very important parameter: if it is too low, the sludge does not stick to the strip and the air cannot pass and the sludge dries with difficulty.
  • thermal drying is thus a more compact solution than solar drying.
  • Belt dryers are very robust and easy to operate. Nevertheless, this type of dryer requires strip surfaces which are all the more important as the temperature of the drying air is low. Therefore, the larger the drying belts, the greater the number of fans necessary for the circulation of the heat transfer fluid at the level of the belts.
  • the thermal energy to heat the heat transfer fluid is significant, since it is typically around 750 to 1000 kWh/tH2O depending on the drying technologies. thermal.
  • the document WO2016/020829 describes, for example, a method and an installation for the thermal drying of pasty products. It is a thermal belt dryer passing through several compartments, each with a different air temperature (hot air, low temperature air and cold air). To optimize its energy consumption, thermal energy recovery between the compartments is implemented by looping the air supply circuits. The reuse of air with the appropriate treatment between compartments (temperature level and degree of humidity) continues to consume energy and adds complexity to the management of the installation.
  • the invention aims to overcome all or part of the problems mentioned above by proposing a process for drying pasty products that is energy efficient and more compact than conventional solar drying. More particularly, the present object of the invention operates only with solar energy, that is to say without requiring any additional supply of external thermal energy.
  • the subject of the invention is a process for drying pasty products, in particular urban waste water sludge, in a greenhouse comprising a drying unit, said drying unit comprising a plurality of strips of dryers capable of receiving the pasty product and defining from a first drying belt among the plurality of drying belts arranged at a first height to a second drying belt among the plurality of drying belts arranged at a second height lower than the first height a path for the pasty product, said method comprising the following steps: A step of placing the pasty product to be dried on the first drying belt of the drying unit,
  • the method of drying pasty products comprising, during the step of circulation of the pasty product on the plurality of drying belts: a step of generating an air flow in the drying unit, from air coming from outside the greenhouse, a step of orientation of the airflow to the plurality of drying belts, a step of circulating the airflow between the plurality of drying belts along the path, said airflow becoming laden with water as it passes the evaporation thus becoming moist air, and the process for drying pasty products comprising a step of evacuating said moist air from the greenhouse, preferably in the upper part.
  • the pasty product is typically an organic sludge. It can be municipal or industrial residual sludge, or sludge from the production of drinking water. Preferably, it will be residual sludge from wastewater treatment plants.
  • a pasty product in particular an organic sludge, has a dryness of between 10 and 25%, preferably between 15% and 25%, advantageously between 20% and 25%.
  • the pasty product is qualified as solid when its dryness is between 25 and 70%, and it is considered dry when its dryness is greater than 70%, or even greater than 75%.
  • the drying process according to the invention comprises a step for treating the odors generated by the pasty product, in particular by adsorption on an adsorbent material or dispersion of the odors.
  • the drying method according to the invention comprises a step of adapting the flow rate of the air flow generated in the drying unit according to one or more previously defined/measured parameters.
  • the step of directing the air flow towards the plurality of drying strips is controlled according to one or more previously defined parameters.
  • the air flow generated in the drying unit has a temperature of between 30° C. and 75° C.
  • the invention also relates to an installation for drying pasty products, in particular urban waste sludge, comprising a greenhouse, said installation comprising, in the greenhouse: a drying unit, said drying unit comprising a plurality of drying belts, preferably at least three drying belts, able to receive the pasty product to be dried, and defining from a first drying belt among the plurality of drying belts arranged at a first height towards a second drying belt among the plurality of belts drying unit arranged at a second height lower than the first height a path for the pasty product, the first drying belt of the drying unit being intended to receive the pasty product, the pasty product being intended to circulate on the plurality of belts from the first drying belt following the path towards the second drying belt, to supply a dried product, a device for generating an air flow in the drying unit from air coming from the exterior of the greenhouse,
  • a device for directing the air flow towards the plurality of drying belts a device for circulating the air flow between the plurality of drying belts along the path, said air flow being charged with water at the as the evaporation thus becomes moist air, an evacuation opening able to evacuate the moist air to the outside of the greenhouse, preferably located in the upper part of the greenhouse.
  • the installation according to the invention comprises a draft fan intended to evacuate the moist air to the outside of the greenhouse, and optionally a duct arranged to direct the moist air drawn by the draft fan towards the exhaust opening.
  • the installation according to the invention comprises a device for treating the odors generated by the pasty product.
  • the installation according to the invention comprises comprises a device for measuring one or more parameters and a device for adapting the flow rate of the air flow generated in the drying unit as a function of the measurement of said one or more previously measured parameters
  • the device for directing the air flow towards the plurality of drying belts comprises at least one deflector extending between a first end able to receive the air flow flowing in a first direction and a second end proximate one of the plurality of drying strips, the at least one deflector being configured to alter the flow of airflow from the first direction to a second direction oriented toward the one of the plurality of strips of drying.
  • FIG.1 schematically represents a sectional view of a pasty product drying installation according to the invention
  • FIG.2 schematically represents a sectional view, in a horizontal plane, of the installation for drying pasty products according to the invention
  • FIG.3 schematically represents a flowchart of the steps of a process for drying pasty products according to the invention
  • FIG.4 is a comparative table between the performance of thermal dryers, conventional solar;
  • FIG.5 is a comparative table between the performance of the installation according to the invention.
  • FIG. 1 schematically shows a sectional view of an installation 10 for drying pasty products 9, in particular urban waste sludge, according to the invention.
  • the installation 10 comprises a greenhouse 11 .
  • the installation 10 comprises a drying unit 12, said drying unit 12 comprising a plurality of drying strips 13-1, 13-2, 13-3, 13-4, preferably at least three strips of drying.
  • the drying strips are placed one by one. above the others and spaced between them.
  • the drying belts are suitable for receiving the pasty product 9 to be dried and are movable in translation to allow the pasty product 9 to be moved.
  • the drying strips define from a first drying strip 13-1 disposed at a first height 21 to a second drying strip 13-4 disposed at a second height 24 (lower than the first height 21) a path 20 for the pasty product 9.
  • the path 20 can be seen as a vertical path since the movement of the pasty product 9 takes place linearly on a strip and vertically from one strip to another arranged at a lower height.
  • the pasty product 9 passes from one strip to the next (from strip 13-1 to strip 13-2, then from strip 13-2 to strip 13-3, etc.) in the direction of the decreasing height.
  • the principle of the invention applies in a similar way with a path not passing through all the bands (for example from band 13-1 to band 13-4).
  • the displacement of the pasty product 9, corresponding to the linear displacement of the drying strips, is represented by vectors (circle with a cross or a point in its center according to the direction of the vector).
  • this linear movement of the strips takes place perpendicular to the view shown.
  • the strip (and therefore the pasty product) moves away from the observer.
  • the pasty product falls on the next band (13-2).
  • the strip (and therefore the pasty product) moves as it approaches the observer, and so on until a dried product 90 is obtained in the lower part of the drying unit.
  • the path 20 that the pasty product travels is shown on the left part of FIG. 2, this time in section along a height of the drying unit, along the strips (the long dotted arrows therefore each represent a length drying strip).
  • the first drying belt 13-1 of the drying unit 12 is intended to receive the pasty product 9.
  • the pasty product 9 is intended to circulate on the plurality of drying belts from the first drying belt 13- 1 following path 20 to second drying belt 13-4, to provide dried product 90.
  • the installation 10 comprises a device 40 for generating a flow of air 30 in the drying unit 12 from air 31 coming from outside the greenhouse 11 .
  • the device 40 for generating the air flow 30 is arranged at an opening in the roof of the greenhouse and/or an opening 29 in the walls of the greenhouse to introduce the dry air 31 from outside the greenhouse 11 onto the drying belts.
  • the device 40 for generating the air flow 30 may comprise a fan.
  • the installation 10 comprises a device 50 for directing the air flow 30 towards the plurality of drying belts.
  • the device 50 for directing the air flow 30 generated in the greenhouse makes it possible to direct the air flow 30 towards the pasty product placed on the drying belts.
  • the installation 10 comprises a device 58 for circulating the air flow 30 between the plurality of drying belts along the path 20, said air flow 30 being loaded with water as the evaporation thus becoming moist air 32.
  • the device 58 for circulating the air flow 30 ensures the proper circulation of the air flow from one drying band to the next band in the direction of decreasing height.
  • the installation 10 comprises an evacuation opening 60 able to evacuate the moist air 32 to the outside of the greenhouse 11, preferably located in the upper part of the greenhouse.
  • the installation 10 comprises a draft fan 70 intended to evacuate the moist air 32 to the outside of the greenhouse 11, and optionally a sheath 71 arranged to direct the moist air 32 drawn by draft fan 70 towards exhaust opening 60.
  • Sheath 71 can be flexible, to make it easier to position in the greenhouse, but it can also be rigid or semi-rigid.
  • the draft fan 70 is advantageously arranged in the lower part of the greenhouse, where the flow of humid air has been loaded with the maximum amount of water. The draft fan 70 thus allows the movement of the moist air flow 32 towards the outside of the greenhouse, and the evacuation of this moist air 32 through the opening 60.
  • the invention is based on two main movements: on the one hand, the pasty product moves along the path 20, that is to say linearly by band, and on the other hand, the flow of the air 30 moves towards the strips in a direction substantially perpendicular to the direction of linear movement of the strips, thanks to the device 50 for directing the flow of air 30 towards the plurality of strips of drying.
  • a 30 sec airflow sweeps the first band 13-1. It takes on a little moisture from the pasty product on strip 13-1, and then sweeps through strip 13-2 and takes on a little more moisture contained in the pasty product on strip 13-2.
  • the pasty product is relieved of its humidity and has become a dried product 90.
  • the installation 10 may include a device for treating the odors generated by the pasty product 9.
  • This device can be positioned inside the greenhouse to treat odors in the greenhouse, or it can be positioned outside the greenhouse, advantageously close to the opening 60 to capture and treat bad odors as soon as they leave the greenhouse.
  • the installation 10 may comprise a device for turning the pasty product, for example of the toothed wheel type, on one or more drying belts.
  • the turning device improves the evaporation coefficient of the water contained in the pasty product.
  • the installation 10 comprises a device 80 for measuring one or more parameters and a device 85 for adapting the flow rate of the air flow 30 generated in the unit. drying 12 according to the measurement of said one or more previously measured parameters.
  • the parameters measured can be the temperature outside the greenhouse, the temperature of the ambient air in the greenhouse, the circulation speed of the pasty product on the plurality of drying belts, the circulation speed of the air flow between the plurality of drying strips, the total area of the plurality of drying strips.
  • the air flow 30 generated is warmer. This condition ensures a good level of evaporation. It may then be judicious, for reasons of energy saving, to reduce the flow rate of the air flow 30 generated.
  • the adaptation device 85 is then configured to increase the flow rate of the flow of 30.
  • the device 85 for adapting the flow rate of the air flow 30 thus makes it possible to match the flow rate of the air flow 30 to the conditions in and around the greenhouse.
  • the device 50 for directing the air flow towards the plurality of drying strips comprises at least one deflector 51 extending between a first end 52 capable of receiving the air flow 30 flowing according to a first direction 53 and a second end 54 proximate one of the plurality of drying strips, the at least one deflector 51 being configured to alter the flow of airflow 30 from the first direction 53 to a second direction 55 facing one of the plurality of drying strips.
  • the deflector 51 makes it possible to direct the flow of air onto the pasty product on a drying belt.
  • the orientation device 50 comprises several deflectors, each directing the flow of air towards a drying strip with which it is associated. The deflectors ensure that the pasty product is subjected to the airflow along path 20, and regardless of its position along path 20.
  • the installation 10 is free of any additional heating system (in particular thermal) of the air flow 30.
  • Figure 2 schematically shows a sectional view, in a horizontal plane at the level of the first height 21, of the installation 10 for drying pasty products according to the invention.
  • Figure 2 shows that an installation according to the invention can include a drying unit 12, but also several drying units in the greenhouse 11, for example six as shown here.
  • the side walls 5 and 6 of the greenhouse 11 shown in Figure 1 are reported in Figure 2.
  • the width of the greenhouse is indicated by the reference "width”.
  • it is the path 20 traveled by the pasty product which is represented schematically, this time in a view in section along a height of the drying unit, through the strips of drying.
  • Each drying unit 12 advantageously comprises several devices 40 for generating air flow 30 from air 31 coming from outside the greenhouse. 11 .
  • the devices 40 are advantageously arranged close to the walls 5, 6 along the drying strips to suck the air 31 from outside the greenhouse 11 and blow it onto the drying strips, over their entire length.
  • each drying unit may comprise a single device 40 (or a limited number of devices 40, for example two or three) connected to an opening 29 in the wall (or the roof) so as to suck the outside air 31 into the drying unit where an air collector can be associated with the devices 50 for directing the flow of air towards the plurality of drying belts to distribute the flow of air 30 towards the belts.
  • Each drying unit 12 advantageously comprises one or more draft fans 70 intended to evacuate the moist air 32 to the outside of the greenhouse 11.
  • a draft fan 70 can be judiciously placed between two drying units, in the central position of the greenhouse 11, to evacuate the humid air from the two drying units.
  • FIG. 3 schematically represents a flowchart of the steps of a process for drying pasty products according to the invention.
  • the process for drying pasty products 9, in particular urban waste water sludge, is implemented in a greenhouse 11 comprising a drying unit 12, said drying unit 12 comprising a plurality of drying belts 13-1, 13-2, 13-3, 13-4 capable of receiving the pasty product 9 and defining from a first drying strip 13-1 among the plurality of drying strips arranged at a first height 21 towards a second drying strip 13- 4 among the plurality of drying belts arranged at a second height 24 lower than the first height 21 a path 20 for the pasty product 9.
  • the method according to the invention comprises the following steps:
  • the process for drying pasty products comprises, during the step 110 of circulation of the pasty product 9 on the plurality of drying belts: a step 120 of generating a flow of air 30 in the drying unit 12, from an air 31 coming from outside the greenhouse 11, a step 130 of directing the air flow 30 towards the plurality of drying strips along the path 20, a step 140 of circulation of the air flow 30 between the plurality of drying belts along the path 20, said air flow 30 taking on water as the evaporation progresses thus becoming humid air 32, and a step 150 of evacuating said moist air 32 from the greenhouse 11, preferably in the upper part so that the odors are not at eye level, but are diluted in the atmosphere.
  • the drying process according to the invention combines strip drying from a thermal strip dryer and placing these strips in a solar greenhouse.
  • the process of the invention uses the ambient air outside the greenhouse and the ambient air of the greenhouse, air heated by solar radiation, and which will allow the evaporation of the water contained in the pasty product (mud) . Drying is accelerated here via the low height of sludge deposited on the strips.
  • steps 120, 130, 140 and 150 make it possible to overcome the problem of a flow of hot air saturated with humidity which would limit the evaporation of the water contained in the sludge.
  • a flow of hot air circulates in the drying unit and is loaded with humidity. This humid air is then evacuated to the outside of the greenhouse.
  • the resulting evaporation coefficient is very important since it reflects the ability to evaporate water from the pasty product.
  • each deflector extends between a first end and a second end. The air flow arrives at the first end and the deflector directs the air flow towards the pasty product placed on the associated band.
  • the invention makes it possible to blow a flow of air onto the pasty product, advantageously over the entire length of all the drying strips, using the orientation device 50 the air flow 30 to a drying belt and the device 58 for circulating the air flow 30 from one belt to the next belt along the path 20.
  • Small draft fans (devices 30 for generating air flow) make it possible to suck in the outside air in order to direct it towards the interior of the greenhouse. Then a larger draft fan 70 ensures the evacuation to the outside of the greenhouse of hot and humid air.
  • the evaporation coefficient can reach 1 to 10 kg H2O/m 2 .h, without energy consumption thermal.
  • the installation of the invention is placed in hot countries to benefit from the sun heating the air in the greenhouse and only have, in terms of energy consumption (electricity), the fans (air flow generator) which draw hot air taken from outside the greenhouse, and motors to advance the strips.
  • energy consumption electricity
  • the fans air flow generator
  • the exchange coefficient (or evaporation coefficient) is 7.6 kg H2O/m 2 .h with two superimposed strips with hot air blown on the strips of drying unit at 34°C.
  • the ground surface of the installation according to the invention is divided by ten, while maintaining a low-energy solution, the main characteristic of solar dryers.
  • the drying method according to the invention may comprise a step 160 of treating the odors generated by the pasty product 9, in particular by adsorption on an adsorbent material or dispersion of the odors.
  • the drying method according to the invention comprises a step 125 of adapting the flow rate of the air flow 30 generated in the drying unit 12 according to one or more previously defined parameters. /measured, such as the temperature outside the greenhouse, the ambient temperature in the greenhouse, the circulation speed of the pasty product of the pasty product on the plurality of drying belts, the circulation speed of the air flow between the plurality of drying strips, the total area of the plurality of drying strips, and the sludge thickness on the drying strips.
  • the drying is accelerated via the low height of sludge deposited on the strips, as well as a speed of advance of the strips linked to the air flow rate of the air flow generated and to its temperature, hot air blown on the sludge previously deposited on the strips.
  • the flow rate of the air flow according to the revolution of the outside and inside temperatures, the linear speed of the belts and the thickness of the pasty product, it is possible to optimize energy consumption. electricity by reducing the energy demand of the air flow generation device.
  • the step 130 of directing the air flow 30 towards the plurality of drying strips along the path 20 can be controlled according to one or more previously defined parameters, in particular a target air flow rate.
  • the air flow 30 generated in the drying unit 12 has a temperature of between 30° C. and 75° C., in particular between 30 and 55° C., or between 70 and 75° C. if the greenhouse is located in a hot country. It can be emphasized that, from preferentially, the flow of air generated does not undergo heating (in particular thermal) of all or part of it.
  • Figures 4 and 5 are comparative tables between the performance of conventional solar thermal dryers ( Figure 4) and the installation according to the invention ( Figure 5).
  • the basic data is as follows:
  • the installation according to the invention requires a much lower floor area compared to traditional solar drying (of the order of 2.8 to 18 times less). This surface on the ground is all the same more important compared to the traditional thermal drying (factor of approximately 2.5 to 17). On the other hand, the total energy consumption is much less (a factor of the order of 4 to 5) than that required for thermal drying.
  • the object of the invention resides in the fact of combining two types of drying (solar and thermal) which are quite distinct and hitherto used exclusively from each other.

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Abstract

L'invention concerne un procédé de séchage de produits pâteux dans une serre comprenant une unité de séchage, comprenant une pluralité de bandes de séchage définissant depuis une première bande de séchage disposée à une première hauteur vers une deuxième bande de séchage disposée à une deuxième hauteur inférieure à la première hauteur un chemin pour un produit pâteux, ledit procédé comportant les étapes suivantes : - Une étape (100) de disposition du produit pâteux à sécher sur la première bande de séchage, - Une étape (110) de circulation du produit pâteux sur la pluralité de bandes de séchage depuis la première bande de séchage suivant le chemin vers la deuxième bande de séchage, pour fournir un produit séché, et, pendant l'étape (110) de circulation du produit pâteux : - une étape (120) de génération d'un flux d'air dans l'unité de séchage, à partir d'un air venant de l'extérieur de la serre, - une étape (130) d'orientation du flux d'air vers la pluralité de bandes de séchage le long du chemin (20), - une étape (140) de circulation du flux d'air entre la pluralité de bandes de séchage le long du chemin, ledit flux d'air se chargeant d'eau au fur et à mesure de l'évaporation devenant ainsi un air humide, et le procédé de séchage de produits pâteux comprenant une étape (150) d'évacuation dudit air humide de la serre.

Description

DESCRIPTION
Titre de l’invention : Procédé et installation de séchage de produits pâteux
[0001] La présente invention se situe dans le domaine du séchage de produits pâteux, à titre d’exemple et de manière non limitative de boues résiduaires provenant de stations d’épuration d’eaux résiduaires. L’invention peut s’appliquer à d’autres types de boues, telles que des boues industrielles ou des boues issues de la production d’eau potable.
[0002] Les boues organiques, notamment les boues résiduaires, comprennent de l'eau et des matières sèches. La siccité d'une boue indique sa teneur en matières sèches.
[0003] Le séchage des boues permet de réduire la quantité d’eau contenue dans les boues, les faisant passer de la plage 15-25% MS (MS pour matière sèche) en sortie de déshydratation avant séchage à 70-90% MS en sortie de séchage. Une telle étape est utile pour leur valorisation. En particulier, des boues séchées ne fermentent pas, ce qui favorise les conditions de leur stockage ; ainsi les boues séchées peuvent servir de produit d'épandage ou être brûlées comme combustible.
[0004] Le séchage des boues peut être réalisé par séchage solaire ou par séchage thermique.
[0005] Dans le cas du séchage solaire, les boues sont généralement déposées sur le sol dans une serre solaire. Ces boues déshydratées sont ensuite étalées, ou retournées et avancées, notamment avec un pont-retourneur, ou dispositif de retournement, classiquement rencontré. Un exemple de dispositif de retournement est divulgué dans le document W02006/024794. Il fonctionne par fragmentation et granulation et permet de diminuer le caractère pâteux de la boue. Il en résulte une diminution des mauvaises odeurs générées par la boue épaissie.
[0006] Le séchage solaire des boues s’effectue sous serre (fermée ou ouverte), grâce aux radiations solaires qui chauffent l’air à l’intérieur de la serre, et à un balayage à l’air et à la machine de retournement/d’étalement. Le séchage solaire utilisant l’énergie solaire - énergie renouvelable et gratuite - pour permettre l’évaporation de l’eau contenue dans les boues, est un procédé dit « extensif ». [0007] Le séchage solaire est donc une solution simple, peu énergivore mais nécessitant des emprises au sol importantes. En outre, les performances évaporatoires dépendent essentiellement des conditions météorologiques locales. Ainsi, le séchage solaire est principalement utilisé dans les pays chauds, mais même dans ce cas, le coefficient d’évaporation est en moyenne de l’ordre de 0,2 à 0,4 kg H2O/m2.h (lorsque l’on se place sans apport calorifique autre que l’énergie solaire arrivant sur la serre).
[0008] Dans le cas du séchage thermique, un fluide caloporteur est nécessaire pour accélérer le séchage. Ce fluide caloporteur est généralement chauffé par des énergies fossiles. Le séchage thermique peut être direct (les boues sont alors en contact avec le fluide caloporteur) ou indirect (les boues ne sont pas, dans ce cas, en contact direct avec le fluide caloporteur).
[0009] Un exemple de sécheur thermique dit à contact direct est un sécheur à bandes. Typiquement, un tel sécheur comprend une ou plusieurs bandes de séchage sur lesquelles sont disposées des boues à sécher. Ces bandes ont un mouvement de translation pour permettre à la boue d’avancer dans le sécheur. Les boues sont soumises à un écoulement d'air chaud appliqué parallèlement ou perpendiculairement à leur sens de déplacement. Préférablement, les boues peuvent être mises en forme à l'aide d'une extrudeuse ou d'un granulateur afin d'augmenter la surface d'échange, ainsi que faire tenir les boues déshydratées sur la bande de manière plus aérée pour que l’air de séchage puisse passer entre les interstices et donc permettre d’augmenter la cinétique de séchage. En fonction des technologies de séchage thermique à bandes, les températures de l’air varient généralement de 30°C à 100°C.
[0010] La siccité en entrée de sécheur est également un paramètre très important : si elle est trop faible, les boues ne se tiennent pas sur la bande et l’air ne peut pas passer et la boue sèche difficilement.
[0011] Les procédés utilisant des sécheurs thermiques à bandes ne s’appliquent donc typiquement que pour des boues avec une siccité comprise entre 20% et 25 %, avec le cas échéant une recirculation d’une partie des boues séchées pour obtenir une siccité suffisante en entrée de sécheur thermique. [0012] Le séchage thermique est ainsi une solution plus compacte que le séchage solaire. Les sécheurs à bandes sont très robustes et faciles d'exploitation. Néanmoins, ce type de sécheur nécessite des surfaces de bande d’autant plus importantes que la température de l’air de séchage est faible. De ce fait, plus les bandes de séchage sont de taille conséquente, plus le nombre de ventilateurs nécessaire à la circulation du fluide caloporteur au niveau des bandes est important. Outre l’énergie électrique nécessaire pour l’avancement des bandes et les ventilateurs, l’énergie thermique pour chauffer le fluide caloporteur est importante, puisqu’elle est typiquement de l’ordre de 750 à 1000 kWh/tH2O en fonction des technologies de séchage thermique.
[0013] Le document WO2016/020829 décrit par exemple un procédé et une installation de séchage thermique de produits pâteux. Il s’agit d’un sécheur thermique à bandes traversant plusieurs compartiments, chacun ayant une température d’air différente (air chaud, air basse température et air froid). Pour optimiser sa consommation énergétique, une récupération d’énergie thermique entre les compartiments est mise en place par des bouclages de circuits d’alimentation en air. La réutilisation de l’air avec le traitement adéquate entre compartiments (niveau de température et degré d’humidité) demeure consommatrice d’énergie et ajoute de la complexité dans la gestion de l’installation.
[0014] L’invention vise à pallier tout ou partie des problèmes cités plus haut en proposant un procédé de séchage des produits pâteux peu énergivore et plus compact qu’un séchage solaire classique. Plus particulièrement, le présent objet de l’invention opère uniquement avec l’énergie solaire, c’est-à-dire sans nécessiter d’apport additionnel d’énergie thermique extérieure.
[0015] A cet effet, l’invention a pour objet un procédé de séchage de produits pâteux, en particulier de boues d’eau résiduaire urbaine, dans une serre comprenant une unité de séchage, ladite unité de séchage comprenant une pluralité de bandes de séchage aptes à recevoir le produit pâteux et définissant depuis une première bande de séchage parmi la pluralité de bandes de séchage disposée à une première hauteur vers une deuxième bande de séchage parmi la pluralité de bandes de séchage disposée à une deuxième hauteur inférieure à la première hauteur un chemin pour le produit pâteux, ledit procédé comportant les étapes suivantes : Une étape de disposition du produit pâteux à sécher sur la première bande de séchage de l’unité de séchage,
Une étape de circulation du produit pâteux sur la pluralité de bandes de séchage depuis la première bande de séchage suivant le chemin vers la deuxième bande de séchage, pour fournir un produit séché, le procédé de séchage de produits pâteux comprenant, pendant l’étape de circulation du produit pâteux sur la pluralité de bandes de séchage : une étape de génération d’un flux d’air dans l’unité de séchage, à partir d’un air venant de l’extérieur de la serre, une étape d’orientation du flux d’air vers la pluralité de bandes de séchage, une étape de circulation du flux d’air entre la pluralité de bandes de séchage le long du chemin, ledit flux d’air se chargeant d’eau au fur et à mesure de l’évaporation devenant ainsi un air humide, et le procédé de séchage de produits pâteux comprenant une étape d’évacuation dudit air humide de la serre, préférentiellement en partie haute.
[0016] Le produit pâteux est typiquement une boue organique. Il peut s’agir de boues résiduaires municipales ou industrielles, ou de boues issues de la production d’eau potable. De préférence, il s’agira de boues résiduaires issues de station d’épuration. Typiquement, un produit pâteux, notamment une boue organique, présente une siccité comprise entre 10 et 25%, de préférence entre 15% et 25%, avantageusement entre 20% et 25%. Le produit pâteux est qualifié de solide lorsque sa siccité est comprise entre 25 et 70%, et il est considéré comme sec lorsque sa siccité est supérieure à 70%, voire supérieure à 75%.
[0017] Avantageusement, le procédé de séchage selon l’invention comprend une étape de traitement des odeurs générées par le produit pâteux, notamment par adsorption sur un matériau adsorbant ou dispersion des odeurs.
[0018] Avantageusement, le procédé de séchage selon l’invention comprend une étape d’adaptation du débit du flux d’air généré dans l’unité de séchage en fonction d’un ou plusieurs paramètres préalablement définis/mesurés.
[0019] Avantageusement, l’étape d’orientation du flux d’air vers la pluralité de bandes de séchage est contrôlée en fonction d’un ou plusieurs paramètres préalablement définis. [0020] Avantageusement, le flux d’air généré dans l’unité de séchage a une température comprise entre 30°C et 75°C.
[0021] L’invention concerne aussi une installation de séchage de produits pâteux, en particulier de boue résiduaire urbaine, comprenant une serre, ladite installation comprenant, dans la serre : une unité de séchage, ladite unité de séchage comprenant une pluralité de bandes de séchage, préférentiellement au moins trois bandes de séchage, aptes à recevoir le produit pâteux à sécher, et définissant depuis une première bande de séchage parmi la pluralité de bandes de séchage disposée à une première hauteur vers une deuxième bande de séchage parmi la pluralité de bandes de séchage disposée à une deuxième hauteur inférieure à la première hauteur un chemin pour le produit pâteux, la première bande de séchage de l’unité de séchage étant destinée à recevoir le produit pâteux, le produit pâteux étant destiné à circuler sur la pluralité de bandes de séchage depuis la première bande de séchage suivant le chemin vers la deuxième bande de séchage, pour fournir un produit séché, un dispositif de génération d’un flux d’air dans l’unité de séchage à partir d’un air venant de l’extérieur de la serre,
Un dispositif d’orientation du flux d’air vers la pluralité de bandes de séchage, un dispositif de circulation du flux d’air entre la pluralité de bandes de séchage le long du chemin, ledit flux d’air se chargeant d’eau au fur et à mesure de l’évaporation devenant ainsi un air humide, une ouverture d’évacuation apte à évacuer l’air humide vers l’extérieur de la serre, préférentiellement située en partie haute de la serre.
[0022] Avantageusement, l’installation selon l’invention comprend un ventilateur de tirage destiné à évacuer l’air humide vers l’extérieur de la serre, et optionnellement une gaine agencée pour diriger l’air humide tiré par le ventilateur de tirage vers l’ouverture d’évacuation.
[0023] Avantageusement, l’installation selon l’invention comporte un dispositif de traitement des odeurs générées par le produit pâteux.
[0024] Avantageusement, l’installation selon l’invention comprend comporte un dispositif de mesure d’un ou plusieurs paramètres et un dispositif d’adaptation du débit du flux d’air généré dans l’unité de séchage en fonction de la mesure dudit ou desdits plusieurs paramètres préalablement mesurés
[0025] Avantageusement, le dispositif d’orientation du flux d’air vers la pluralité de bandes de séchage comprend au moins un déflecteur s’étendant entre une première extrémité apte à recevoir le flux d’air s’écoulant selon une première direction et une deuxième extrémité à proximité d’une parmi la pluralité de bandes de séchage, le au moins un déflecteur étant configuré pour modifier l’écoulement de flux d’air depuis la première direction vers une deuxième direction orientée vers la une parmi la pluralité de bandes de séchage.
[0026] L’invention sera mieux comprise et d’autres avantages apparaîtront à la lecture de la description détaillée d’un mode de réalisation donné à titre d’exemple, description illustrée par le dessin joint dans lequel :
[0027] [Fig.1] représente schématiquement une vue en coupe d’une installation de séchage de produits pâteux selon l’invention ;
[0028] [Fig.2] représente schématiquement une vue en coupe, dans un plan horizontal, de l’installation de séchage de produits pâteux selon l’invention ;
[0029] [Fig.3] représente schématiquement un organigramme des étapes d’un procédé de séchage de produits pâteux selon l’invention ;
[0030] [Fig.4] est un tableau comparatif entre les performances de sécheurs thermique, solaire conventionnel ;
[0031] [Fig.5] est un tableau comparatif entre les performances de l’installation selon l’invention.
[0032] Par souci de clarté, les mêmes éléments porteront les mêmes repères dans les différentes figures. Pour une meilleure visibilité et dans un souci de compréhension accrue, les éléments ne sont pas toujours représentés à l’échelle.
[0033] La figure 1 représente schématiquement une vue en coupe d’une installation 10 de séchage de produits pâteux 9, en particulier de boue résiduaire urbaine, selon l’invention. L’installation 10 comprend une serre 11 . Dans cette serre 11 , l’installation 10 comprend une unité de séchage 12, ladite unité de séchage 12 comprenant une pluralité de bandes de séchage 13-1 , 13-2, 13-3, 13-4, préférentiellement au moins trois bandes de séchage. Les bandes de séchages sont disposées les unes par- dessus les autres et espacées entre elles. Les bandes de séchages sont aptes à recevoir le produit pâteux 9 à sécher et sont mobiles en translation pour permettre au produit pâteux 9 d’être déplacé. Les bandes de séchage définissent depuis une première bande de séchage 13-1 disposée à une première hauteur 21 vers une deuxième bande de séchage 13-4 disposée à une deuxième hauteur 24 (inférieure à la première hauteur 21 ) un chemin 20 pour le produit pâteux 9. Le chemin 20 peut être vu comme un chemin vertical puisque le déplacement du produit pâteux 9 se fait linéairement sur une bande et verticalement d’une bande à une autre disposée à une hauteur inférieure. Avantageusement, le produit pâteux 9 passe d’une bande à la suivante (de la bande 13-1 à la bande 13-2, puis de la bande 13-2 à la bande 13-3, etc.) dans le sens de la hauteur décroissante. Toutefois, le principe de l’invention s’applique de manière similaire avec un chemin ne passant pas par toutes les bandes (par exemple de la bande 13-1 à la bande 13-4). Dans l’unité de séchage 12 représentée sur la gauche de la serre 11 , le déplacement du produit pâteux 9, correspondant au déplacement linéaire des bandes de séchage, est représenté par des vecteurs (cercle avec une croix ou un point en son centre selon le sens du vecteur). S’agissant d’une vue en coupe, ce déplacement linéaire des bandes se fait perpendiculairement à la vue représentée. Sur la bande supérieure (13-1 ), la bande (et donc le produit pâteux) se déplace en s’éloignant de l’observateur. En bout de bande, le produit pâteux tombe sur la bande suivante (13-2). Sur la bande suivante (13-2), la bande (et donc le produit pâteux) se déplace en s’approchant de l’observateur, et ainsi de suite jusqu’à l’obtention d’un produit séché 90 en partie inférieure de l’unité de séchage. Le chemin 20 que parcourt le produit pâteux est représenté sur la partie gauche de la figure 2, cette fois-ci en coupe selon une hauteur de l’unité de séchage, le long des bandes (les longues flèches en pointillés représentent donc chacune une longueur de bande de séchage).
[0034] La première bande de séchage 13-1 de l’unité de séchage 12 est destinée à recevoir le produit pâteux 9. Le produit pâteux 9 est destiné à circuler sur la pluralité de bandes de séchage depuis la première bande de séchage 13-1 suivant le chemin 20 vers la deuxième bande de séchage 13-4, pour fournir un produit séché 90.
[0035] Selon l’invention, l’installation 10 comprend un dispositif 40 de génération d’un flux d’air 30 dans l’unité de séchage 12 à partir d’un air 31 venant de l’extérieur de la serre 11 . Avantageusement, le dispositif 40 de génération du flux d’air 30 est agencé au niveau d’une ouverture dans le toit de la serre et/ou d’une ouverture 29 dans les parois de la serre pour introduire l’air sec 31 depuis l’extérieur de la serre 11 sur les bandes de séchage. Le dispositif 40 de génération du flux d’air 30 peut comprend un ventilateur.
[0036] L’installation 10 comprend un dispositif d’orientation 50 du flux d’air 30 vers la pluralité de bandes de séchage. Le dispositif d’orientation 50 du flux d’air 30 généré dans la serre permet d’orienter le flux d’air 30 vers le produit pâteux disposé sur les bandes de séchage.
[0037] L’installation 10 comprend un dispositif 58 de circulation du flux d’air 30 entre la pluralité de bandes de séchage le long du chemin 20, ledit flux d’air 30 se chargeant d’eau au fur et à mesure de l’évaporation devenant ainsi un air humide 32. Le dispositif 58 de circulation du flux d’air 30 assure la bonne circulation du flux d’air d’une bande de séchage à la bande suivante dans le sens de la hauteur décroissante.
[0038] L’installation 10 comprend une ouverture d’évacuation 60 apte à évacuer l’air humide 32 vers l’extérieur de la serre 11 , préférentiellement située en partie haute de la serre.
[0039] Dans un mode de réalisation de l’invention, l’installation 10 comprend un ventilateur de tirage 70 destiné à évacuer l’air humide 32 vers l’extérieur de la serre 11 , et optionnellement une gaine 71 agencée pour diriger l’air humide 32 tiré par le ventilateur de tirage 70 vers l’ouverture d’évacuation 60. La gaine 71 peut être souple, pour rendre son positionnement plus aisé dans la serre, mais elle peut également être rigide ou semi-rigide. Le ventilateur de tirage 70 est avantageusement disposé dans la partie basse de la serre, là où le flux d’air humide s’est chargé au maximum d’eau. Le ventilateur de tirage 70 permet ainsi la mise en mouvement du flux d’air humide 32 vers l’extérieur de la serre, et l’évacuation de cet air humide 32 par l’ouverture 60.
[0040] Ainsi, l’invention se base sur deux mouvements principaux : d’une part, le produit pâteux se déplace selon le chemin 20, c’est-à-dire linéairement par bande, et d’autre part, le flux d’air 30 se déplace vers les bandes selon une direction sensiblement perpendiculaire à la direction de déplacement linéaire des bandes, grâce au dispositif d’orientation 50 du flux d’air 30 vers la pluralité de bandes de séchage. En d’autres termes, un flux d’air 30 sec balaie la première bande 13-1 . Il se charge un peu en humidité issue du produit pâteux sur la bande 13-1 , et balaie ensuite la bande 13-2 et se charge encore un peu en humidité contenue dans le produit pâteux de la bande 13-2. En fin de chemin 20, le produit pâteux est délesté de son humidité et est devenu un produit séché 90. Le flux d’air, quant à lui, s’est chargé en humidité et est devenu un air humide 32. A ces deux mouvements qui se croisent (flux d’air et translation des bandes) résultant en un transfert d’humidité depuis le produit pâteux vers le flux d’air s’ajoute l’effet radiatif de la serre 11 qui permet d’assurer une température élevée de l’air ambiant dans la serre. Cette combinaison garantit une valeur du coefficient évaporatoire suffisamment élevée, typiquement entre 1 et 10 kgH2O/m2.h, que l’on ne pourrait pas obtenir avec un séchage solaire seul.
[0041] Avantageusement, l’installation 10 peut comporter un dispositif de traitement des odeurs générées par le produit pâteux 9. Ce dispositif peut être positionné à l’intérieur de la serre pour traiter les odeurs dans la serre, ou bien il peut être positionné à l’extérieur de la serre, avantageusement à proximité de l’ouverture 60 pour capter et traiter les mauvaises odeurs dès leur sortie de la serre.
[0042] 0ptionnellement, l’installation 10 peut comprendre un dispositif de retournement du produit pâteux, par exemple de type roue dentée, sur une ou plusieurs bandes de séchage. Le dispositif de retournement permet d’améliorer le coefficient évaporatoire de l’eau contenue dans le produit pâteux.
[0043] Dans un autre mode de réalisation, l’installation 10 selon l’invention comporte un dispositif de mesure 80 d’un ou plusieurs paramètres et un dispositif d’adaptation 85 du débit du flux d’air 30 généré dans l’unité de séchage 12 en fonction de la mesure dudit ou desdits plusieurs paramètres préalablement mesurés. Les paramètres mesurés peuvent être la température extérieure à la serre, la température de l’air ambiant dans la serre, la vitesse de circulation du produit pâteux sur la pluralité de bandes de séchage, la vitesse de circulation du flux d’air entre la pluralité de bandes de séchage, la surface totale de la pluralité de bandes de séchage. Ainsi, si la température extérieure à la serre augmente, le flux d’air 30 généré est plus chaud. Cette condition assure un bon niveau d’évaporation. Il peut alors être judicieux, pour des raisons d’économie d’énergie, de diminuer le débit du flux d’air 30 généré. Dans le cas où la vitesse de circulation du produit pâteux augmente (ce qui peut arriver lorsqu’une grande quantité de produit pâteux doit être séchée), afin de garantir le même niveau d’évaporation et obtenir le séchage cible, le dispositif d’adaptation 85 est alors configuré pour accroître le débit du flux d’air 30. Le dispositif d’adaptation 85 du débit du flux d’air 30 permet ainsi de faire correspondre le débit du flux d’air 30 aux conditions dans et autour de la serre.
[0044] Avantageusement, le dispositif 50 d’orientation du flux d’air vers la pluralité de bandes de séchage comprend au moins un déflecteur 51 s’étendant entre une première extrémité 52 apte à recevoir le flux d’air 30 s’écoulant selon une première direction 53 et une deuxième extrémité 54 à proximité d’une parmi la pluralité de bandes de séchage, le au moins un déflecteur 51 étant configuré pour modifier l’écoulement de flux d’air 30 depuis la première direction 53 vers une deuxième direction 55 orientée vers la une parmi la pluralité de bandes de séchage. Le déflecteur 51 permet d’orienter le flux d’air sur le produit pâteux sur une bande de séchage. Avantageusement, le dispositif 50 d’orientation comprend plusieurs déflecteurs, chacun orientant le flux d’air vers une bande de séchage à laquelle il est associé. Les déflecteurs garantissent que le produit pâteux est soumis au flux d’air le long du chemin 20, et quelle que soit sa position le long du chemin 20.
[0045] Avantageusement, l’installation 10 est exempte de système de chauffage additionnel (notamment thermique) du flux d’air 30.
[0046] La figure 2 représente schématiquement une vue en coupe, dans un plan horizontal au niveau de la première hauteur 21 , de l’installation 10 de séchage de produits pâteux selon l’invention. La figure 2 met en évidence qu’une installation selon l’invention peut comprendre une unité de séchage 12, mais également plusieurs unités de séchage dans la serre 11 , par exemple six comme ici représenté. Pour une meilleure compréhension, les parois latérales 5 et 6 de la serre 11 représentées sur la figure 1 sont rapportées sur la figure 2. La largeur de la serre est indiquée par la référence « larg ». Pour rappel, sur la partie à gauche de la figure 2, c’est le chemin 20 parcouru par le produit pâteux qui est représenté schématiquement, cette fois dans une vue en coupe selon une hauteur de l’unité de séchage, à travers les bandes de séchage.
[0047] Chaque unité de séchage 12 comprend avantageusement plusieurs dispositifs 40 de génération de flux d’air 30 à partir d’un air 31 venant de l’extérieur de la serre 11 . Les dispositifs 40 sont avantageusement disposés à proximité des parois 5, 6 le long des bandes de séchage pour aspirer l’air 31 depuis l’extérieur de la serre 11 et le souffler sur les bandes de séchages, sur toute leur longueur. Alternativement, chaque unité de séchage peut comprendre un seul dispositif 40 (ou un nombre limité de dispositifs 40, par exemple deux ou trois) relié à une ouverture 29 dans la paroi (ou le toit) de sorte à aspirer l’air extérieur 31 dans l’unité de séchage où un collecteur d’air peut être associé aux dispositifs 50 d’orientation du flux d’air vers la pluralité de bandes de séchage pour répartir le flux d’air 30 vers les bandes.
[0048] Chaque unité de séchage 12 comprend avantageusement un ou plusieurs ventilateurs de tirage 70 destiné à évacuer l’air humide 32 vers l’extérieur de la serre 11 . Un ventilateur de tirage 70 peut être judicieusement disposé entre deux unités de séchage, en position centrale de la serre 11 , pour évacuer l’air humide issu des deux unités de séchage.
[0049] La figure 3 représente schématiquement un organigramme des étapes d’un procédé de séchage de produits pâteux selon l’invention. Le procédé de séchage de produits pâteux 9, en particulier de boues d’eau résiduaire urbaine, est mis en oeuvre dans une serre 11 comprenant une unité de séchage 12, ladite unité de séchage 12 comprenant une pluralité de bandes de séchage 13-1 , 13-2, 13-3, 13-4 aptes à recevoir le produit pâteux 9 et définissant depuis une première bande de séchage 13-1 parmi la pluralité de bandes de séchage disposée à une première hauteur 21 vers une deuxième bande de séchage 13-4 parmi la pluralité de bandes de séchage disposée à une deuxième hauteur 24 inférieure à la première hauteur 21 un chemin 20 pour le produit pâteux 9. Le procédé selon l’invention comporte les étapes suivantes :
Une étape 100 de disposition du produit pâteux 9 à sécher sur la première bande de séchage 13-1 de l’unité de séchage 12,
Une étape 110 de circulation du produit pâteux 9 sur la pluralité de bandes de séchage 13-1 , 13-2, 13-3, 13-4 depuis la première bande de séchage 13-1 suivant le chemin 20 vers la deuxième bande de séchage 13-4, pour fournir un produit séché 90. [0050] Selon l’invention, le procédé de séchage de produits pâteux comprend, pendant l’étape 110 de circulation du produit pâteux 9 sur la pluralité de bandes de séchage : une étape 120 de génération d’un flux d’air 30 dans l’unité de séchage 12, à partir d’un air 31 venant de l’extérieur de la serre 11 , une étape 130 d’orientation du flux d’air 30 vers la pluralité de bandes de séchage le long du chemin 20, une étape 140 de circulation du flux d’air 30 entre la pluralité de bandes de séchage le long du chemin 20, ledit flux d’air 30 se chargeant d’eau au fur et à mesure de l’évaporation devenant ainsi un air humide 32, et une étape 150 d’évacuation dudit air humide 32 de la serre 11 , préférentiellement en partie haute afin que les odeurs ne se trouvent pas à hauteur d’homme, mais soient diluées dans l’atmosphère.
[0051] Le procédé de séchage selon l’invention associe le séchage par bandes issu d’un sécheur thermique à bandes et le placement de ces bandes dans une serre solaire. Le procédé de l’invention utilise l’air ambiant extérieur à la serre et l’air ambiant de la serre, air chauffé par le rayonnement solaire, et qui va permettre l’évaporation de l’eau contenue dans le produit pâteux (boue). Le séchage est ici accéléré via la faible hauteur de boue déposée sur les bandes. De plus, la combinaison des étapes 120, 130, 140 et 150 (génération d’un flux d’air 30 dans l’unité de séchage 12, orientation du flux d’air 30 vers la pluralité de bandes de séchage le long du chemin 20, circulation du flux d’air 30 entre la pluralité de bandes de séchage le long du chemin 20, et évacuation de l’air humide) permet de surmonter la problématique d’un flux d’air chaud saturé en humidité qui limiterait l’évaporation de l’eau contenue dans les boues. Grâce à l’invention, un flux d’air chaud circule dans l’unité de séchage et se charge en humidité. Cet air humide est ensuite évacué vers l’extérieur de la serre. En d’autres termes, le coefficient évaporatoire résultant est très important puisqu’il traduit la capacité à évaporer l’eau du produit pâteux.
[0052] Afin d’optimiser l’évaporation de l’eau du produit pâteux, l’air 31 aspiré depuis l’extérieur de la serre et soufflé sous forme de flux d’air 30 sur les bandes de séchage est avantageusement dirigé juste au-dessus du produit pâteux (optimisant la vitesse de l’air et donc également l’évaporation) via des déflecteurs judicieusement disposés. Comme décrit précédemment, chaque déflecteur s’étend entre une première extrémité et une deuxième extrémité. Le flux d’air arrive au niveau de la première extrémité et le déflecteur oriente le flux d’air vers le produit pâteux disposé sur la bande associée. Autrement dit, à partir de l’air extérieur 31 , l’invention permet de souffler un flux d’air sur le produit pâteux, avantageusement sur toute la longueur de toutes les bandes de séchage, à l’aide du dispositif d’orientation 50 du flux d’air 30 vers une bande de séchage et du dispositif 58 de circulation du flux d’air 30 d’une bande à la bande suivante le long du chemin 20.
[0053] Des petits ventilateurs de tirage (dispositifs 30 de génération de flux d’air) permettent d’aspirer l’air extérieur pour le diriger vers l’intérieur de la serre. Ensuite un plus gros ventilateur de tirage 70 permet d’assurer l’évacuation vers l’extérieur de la serre de l’air chaud et humide.
[0054] En supposant une température de l’air de séchage de l’ordre de 35°C à hauteur de 10 heures par jour, le coefficient évaporatoire peut atteindre 1 à 10 kg H2O/m2.h, sans consommation d’énergie thermique.
[0055] Préférentiellement, l’installation de l’invention est placée dans des pays chauds pour bénéficier du soleil chauffant l’air dans la serre et seulement avoir, en consommation énergétique (électrique), les ventilateurs (générateur de flux d’air) qui tirent de l’air chaud pris à l’extérieur de la serre, et les moteurs pour faire avancer les bandes.
[0056] Dans un exemple de réalisation de l’invention, le coefficient d’échange (ou coefficient évaporatoire) est de 7,6 kg H2O/m2.h avec deux bandes superposées avec de l’air chaud soufflé sur les bandes de l’unité de séchage à 34°C.
[0057] Par la suite, comme la superposition des bandes diminue le coefficient d’échange, typiquement de l’ordre de -10% à -30%, par exemple -20% par bande superposée, on obtient un coefficient évaporatoire de 6,08 kg H2O/m2.h avec trois bandes superposées, et de 4,86 kg H2O/m2.h avec quatre bandes superposées.
[0058] On peut mettre jusqu’à 7 cm de hauteur de boue déshydratée, puis 10 cm de hauteur de boue lorsque la siccité atteint 50 à 60%MS.
[0059] En considérant des dimensions de bandes de séchage thermique classique, soit 2,5 m de largeur et 20 m de longueur, et quatre bandes superposées, on arrive à 200 m2 de surface d’échange par sécheur thermique (2,5 x 20 x 4 = 200 m2 par sécheur thermique constitué de quatre bandes).
[0060] Comparativement à une solution de séchage solaire classique, la surface au sol de l’installation selon l’invention est divisée par dix, tout en conservant une solution peu énergivore, caractéristique principale des sécheurs solaires.
[0061] Le procédé de séchage selon l’invention peut comprendre une étape 160 de traitement des odeurs générées par le produit pâteux 9, notamment par adsorption sur un matériau adsorbant ou dispersion des odeurs.
[0062] Dans un mode de réalisation, le procédé de séchage selon l’invention comprend une étape 125 d’adaptation du débit du flux d’air 30 généré dans l’unité de séchage 12 en fonction d’un ou plusieurs paramètres préalablement définis/mesurés, tels que la température extérieure à la serre, la température ambiante dans la serre, la vitesse de circulation du produit pâteux du produit pâteux sur la pluralité de bandes de séchage, la vitesse de circulation du flux d’air entre la pluralité de bandes de séchage, de la surface totale de la pluralité de bandes de séchage, et l’épaisseur de boue sur les bandes de séchage.
[0063] D’une part, le séchage est accéléré via la faible hauteur de boue déposée sur les bandes, ainsi qu’une vitesse d’avancée des bandes liée au débit d’air du flux d’air généré et à sa température, air chaud soufflé sur les boues déposées préalablement sur les bandes. D’autre part, en adaptant le débit du flux d’air en fonction de révolution des températures extérieure et intérieure, de la vitesse linéaire des bandes et de l’épaisseur du produit pâteux, il est possible d’optimiser la consommation d’énergie électrique en diminuant la demande énergétique du dispositif de génération du flux d’air.
[0064] Dans une variante du procédé de séchage selon l’invention, l’étape 130 d’orientation du flux d’air 30 vers la pluralité de bandes de séchage le long du chemin 20 peut être contrôlée en fonction d’un ou plusieurs paramètres préalablement définis, notamment un débit de flux d’air cible.
[0065] Avantageusement, le flux d’air 30 généré dans l’unité de séchage 12 a une température comprise entre 30°C et 75°C, notamment entre 30 et 55°C, ou entre 70 et 75°C si la serre est installée dans un pays chaud. On peut souligner que, de manière préférentielle, le flux d’air généré ne subit pas de chauffage (notamment thermique) de tout ou partie de celui-ci.
[0066] Les figures 4 et 5 sont des tableaux comparatifs entre les performances de sécheurs thermique, solaire conventionnel (figure 4) et l’installation selon l’invention (figure 5). Les données de base sont les suivantes :
Figure imgf000017_0001
[0067] On peut voir qu’avec un séchage thermique traditionnel, un seul sécheur thermique est à exploiter, mais la facture thermique (en gaz ou en fuel) est élevée. Avec un séchage solaire traditionnel, il n’y a pas de facture thermique (ni en gaz, ni en fuel) puisque seule l’énergie solaire est utilisée. Toutefois, un tel séchage nécessite d’exploiter 24 sécheurs solaires. Avec un séchage selon l’invention, dans le cas d’un fonctionnement 100% solaire et électrique, 8 sécheurs mix thermiques/solaires sont à exploiter, et il n’y a pas de consommation énergétique additionnel (pas de fuel ni de gaz). Avec l’installation selon l’invention, dans le cas d’un fonctionnement 50% solaire et électrique et 50% thermique, seulement 4 sécheurs mix thermiques/solaires sont à exploiter, et la consommation énergétique est réduite par rapport à un séchage thermique traditionnel.
[0068] En outre, on voit clairement que l’installation selon l’invention nécessite une surface au sol très inférieure comparée au séchage solaire traditionnel (de l’ordre de 2,8 à 18 fois moins). Cette surface au sol est tout de même plus importante comparée au séchage thermique traditionnel (facteur d’environ 2,5 à 17). Par contre, la consommation d’énergie totale est bien moindre (facteur de l’ordre de 4 à 5) que celle requise pour le séchage thermique. [0069] L’objet de l’invention réside dans le fait de combiner deux types de séchage (solaire et thermique) bien distincts et jusqu’alors utilisés de manière exclusive l’un de l’autre. Ceci est rendu possible grâce à une gestion judicieuse d’alimentation en air de la serre et un contrôle de la trajectoire du flux d’air dans la serre, qui permettent d’obtenir une valeur du coefficient évaporatoire entre 1 et 10 kgH2O/m2.h, par exemple 6 kgH2O/m2.h. Il en résulte que l’invention permet de tirer profit des avantages de chaque type de séchage sans en avoir les inconvénients.
[0070] Il apparaîtra plus généralement à l'Homme du métier que diverses modifications peuvent être apportées aux modes de réalisation décrits ci-dessus, à la lumière de l'enseignement qui vient de lui être divulgué. Dans les revendications qui suivent, les termes utilisés ne doivent pas être interprétés comme limitant les revendications aux modes de réalisation exposés dans la présente description, mais doivent être interprétés pour y inclure tous les équivalents que les revendications visent à couvrir du fait de leur formulation et dont la prévision est à la portée de l'Homme du métier se basant sur ses connaissances générales.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de séchage de produits pâteux (9), en particulier de boues d’eau résiduaire urbaine, dans une serre (11 ) comprenant une unité de séchage (12), ladite unité de séchage (12) comprenant une pluralité de bandes de séchage (13-1 , 13-2, 13-3, 13-4) aptes à recevoir le produit pâteux (9) et définissant depuis une première bande de séchage (13-1 ) parmi la pluralité de bandes de séchage disposée à une première hauteur (21 ) vers une deuxième bande de séchage (13-4) parmi la pluralité de bandes de séchage disposée à une deuxième hauteur (24) inférieure à la première hauteur (21 ) un chemin (20) pour le produit pâteux (9), ledit procédé comportant les étapes suivantes :
Une étape (100) de disposition du produit pâteux (9) à sécher sur la première bande de séchage (13-1 ) de l’unité de séchage (12),
Une étape (110) de circulation du produit pâteux (9) sur la pluralité de bandes de séchage (13-1 , 13-2, 13-3, 13-4) depuis la première bande de séchage (13-1 ) suivant le chemin (20) vers la deuxième bande de séchage (13-4), pour fournir un produit séché (90), le procédé de séchage de produits pâteux étant caractérisé en ce qu’il comprend, pendant l’étape (110) de circulation du produit pâteux (9) sur la pluralité de bandes de séchage : une étape (120) de génération d’un flux d’air (30) dans l’unité de séchage (12), à partir d’un air (31 ) venant de l’extérieur de la serre (11 ), une étape (130) d’orientation du flux d’air (30) vers la pluralité de bandes de séchage le long du chemin (20), une étape (140) de circulation du flux d’air (30) entre la pluralité de bandes de séchage le long du chemin (20), ledit flux d’air (30) se chargeant d’eau au fur et à mesure de l’évaporation devenant ainsi un air humide (32), et en ce que le procédé de séchage de produits pâteux comprend une étape (150) d’évacuation dudit air humide (32) de la serre (11 ), préférentiellement en partie haute.
2. Procédé de séchage selon la revendication 1 , comprenant une étape (160) de traitement des odeurs générées par le produit pâteux (9), notamment par adsorption sur un matériau adsorbant ou dispersion des odeurs.
3. Procédé de séchage selon l’une quelconque des revendications 1 ou 2, comprenant une étape (125) d’adaptation du débit du flux d’air (30) généré dans l’unité de séchage (12) en fonction d’un ou plusieurs paramètres préalablement définis/mesurés.
4. Procédé de séchage selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel l’étape (130) d’orientation du flux d’air (30) vers la pluralité de bandes de séchage est contrôlée en fonction d’un ou plusieurs paramètres préalablement définis.
5. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel le flux d’air (30) généré dans l’unité de séchage (12) a une température comprise entre 30°C et 75°C.
6. Installation (10) de séchage de produits pâteux (9), en particulier de boue résiduaire urbaine, comprenant une serre (1 1 ), ladite installation comprenant, dans la serre (1 1 ): une unité de séchage (12), ladite unité de séchage (12) comprenant une pluralité de bandes de séchage (13-1 , 13-2, 13-3, 13-4), préférentiellement au moins trois bandes de séchage, aptes à recevoir le produit pâteux (9) à sécher, et définissant depuis une première bande de séchage (13-1 ) parmi la pluralité de bandes de séchage disposée à une première hauteur (21 ) vers une deuxième bande de séchage (13-4) parmi la pluralité de bandes de séchage disposée à une deuxième hauteur (24) inférieure à la première hauteur (21 ) un chemin (20) pour le produit pâteux (9), la première bande de séchage (13-1 ) de l’unité de séchage (12) étant destinée à recevoir le produit pâteux (9), le produit pâteux (9) étant destiné à circuler sur la pluralité de bandes de séchage depuis la première bande de séchage (13-1 ) suivant le chemin (20) vers la deuxième bande de séchage (13-4), pour fournir un produit séché (90), ladite installation étant caractérisée en ce qu’elle comprend : un dispositif (40) de génération d’un flux d’air (30) dans l’unité de séchage (12) à partir d’un air (31 ) venant de l’extérieur de la serre (1 1 ), un dispositif d’orientation (50) du flux d’air (30) vers la pluralité de bandes de séchage le long du chemin (20), 19 un dispositif (58) de circulation du flux d’air (30) entre la pluralité de bandes de séchage le long du chemin (20), ledit flux d’air (30) se chargeant d’eau au fur et à mesure de l’évaporation devenant ainsi un air humide (32), une ouverture d’évacuation (60) apte à évacuer l’air humide (32) vers l’extérieur de la serre (11 ), préférentiellement située en partie haute de la serre.
7. Installation (10) selon la revendication 6, comprenant un ventilateur de tirage (70) destiné à évacuer l’air humide (32) vers l’extérieur de la serre (11 ), et optionnellement une gaine (71 ) agencée pour diriger l’air humide (32) tiré par le ventilateur de tirage (70) vers l’ouverture d’évacuation (60).
8. Installation (10) selon l’une quelconque des revendications 6 ou 7, caractérisée en ce qu’elle comporte un dispositif de traitement des odeurs générées par le produit pâteux.
9. Installation (10) selon l’une quelconque des revendications 6 à 8, caractérisée en ce qu’elle comporte un dispositif de mesure (80) d’un ou plusieurs paramètres et un dispositif d’adaptation (85) du débit du flux d’air (30) généré dans l’unité de séchage (12) en fonction de la mesure dudit ou desdits plusieurs paramètres préalablement mesurés
10. Installation (10) selon l’une quelconque des revendications 6 à 9, dans laquelle le dispositif (50) d’orientation du flux d’air vers la pluralité de bandes de séchage comprend au moins un déflecteur (51 ) s’étendant entre une première extrémité (52) apte à recevoir le flux d’air (30) s’écoulant selon une première direction (53) et une deuxième extrémité (54) à proximité d’une parmi la pluralité de bandes de séchage, le au moins un déflecteur (51 ) étant configuré pour modifier l’écoulement de flux d’air (30) depuis la première direction (53) vers une deuxième direction (55) orientée vers la une parmi la pluralité de bandes de séchage.
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