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Université Hassan 1er Faculté des sciences et technique de Settat Département c

Université Hassan 1er Faculté des sciences et technique de Settat Département chimie appliquée et environnement Filière procédés et ingénierie chimique Réalisé par RIAD Abdellah SENE Thierno Professeur Mme. ZERROUK SÉCHAGE DES BOUES D’EPURATION Introduction Définition Objectifs du séchage des boues Séchage solaire Lit de séchage Séchage thermique Conclusion PLAN Introduction • Quelle place occupe le séchage dans le processus de traitement des eaux urbaines et industrielles ? • Les technologies aujourd’hui disponibles sont-elles équivalentes en termes d’efficacité et de rentabilité ? Introduction INTRODUCTION • Évolution des caractéristiques des boues en fonction de leur siccité DEFINITION Le séchage est une opération unitaire du traitement des boues consistant à évaporer de l'eau libre et liée. les procédés de séchage reposent tous sur le principe physique suivant: un apport énergétique nécessaire pour fournir l’énergie nécessaire à l’évaporation de l’eau. Cet apport peut être de type: Conductif : lorsque l’énergie nécessaire au séchage du produit est apportée par une surface chaude sur laquelle est déposé le produit Convectif : lorsque le produit à sécher est en contact direct avec un gaz vecteur chaud et sec radiatif : lorsque l’énergie est apportée par une onde électromagnétique. Objectifs du séchage des boues • Réduire le poids et le volume L’élimination de l’eau des boues par évaporation permet de réduire leur volume et leur poids, ce qui facilite à la fois le stockage et le transport. • Stabiliser les boues Le séchage permet de stabiliser les boues et donc de diminuer les nuisances olfactives et d’améliorer l’hygiénisation. • Favoriser la réutilisation des boues Cette étape provoquant l’évaporation de l’eau permet de mettre en forme le produit final pour une utilisation en centre de compostage. Cela rend possible le recyclage des boues pour des usages agricoles. • Faciliter l’élimination des boues Le séchage permet d’atteindre les minima légaux de siccité pour l’admission dans les fours de cimenterie, mais aussi d’augmenter le pouvoir calorifique des boues en vue de leur incinération SÉCHAGE SOLAIRE PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT GÉNÉRAL DES SERRES SÉCHAGE SOLAIRE TYPES DE SERRES SERRES OUVERTES Les avantages Conception simple Limitation des dépenses énergétiques Si la ventilation suffisante, dilution constante des odeurs dans l’atmosphère Les inconvénients Températures intérieures plus basses que dans une serre fermée Performances de séchage sur l’année moindres et aléatoires Impossible d’installer une désodorisation SÉCHAGE SOLAIRE Avantages Maîtrise de la ventilation donc du taux de renouvellement Possibilité d’installer une désodorisation Inconvénients Consommation d ’énergie plus importante Conception initiale plus compliquée et plus onéreuse SERRES FERMÉES TYPES DE SERRES SÉCHAGE SOLAIRE LIT DE SÉCHAGE Le principe de lit de séchage est d’épandre des boues liquides sur une grande surface avec un lit constitué de graviers et de sable. Il se pratique soit à l’air libre soit en bâtiment fermé avec une ventilation mécanique Cette technique présente l’inconvénient d’être tributaire du climat, les temps de séchage sont relativement longs et les coûts de main d’œuvre élevés. Elle ne peut s’adapter qu’aux grandes stations en raison des surfaces nécessaires SÉCHAGE THERMIQUE Il existe trois types de sécheurs dont la technologie est liée au mode de transfert de l’énergie : • Les sécheurs à contact direct : les gaz chauds sont en contact direct avec les boues, il s’agit essentiellement de séchage par convection. • Les sécheurs à contact indirect : le séchage se fait principalement par conduction. • Les sécheurs mixtes : ils utilisent à la fois les propriétés du sécheur direct et indirect ; la paroi est chauffée et l’air chaud permet l’évaporation de l’eau des boues La boue est séchée par contact direct avec un gaz chaud. Les gaz extraits contenant l'eau d'évaporation ont un volume très important. Les techniques utilisant le phénomène de convection sont les sécheurs à tambour, à bandes simples, à lit fluidisé, à courant d'air chaud, à courant d'air froid et solaire. SÉCHAGE THERMIQUE Le séchage direct Les éléments constitutifs de ces sécheurs sont les mêmes que dans le cas des sécheurs indirects, mais les parois en contact avec les boues ne sont pas chauffées. Le séchage s’effectue par une circulation d’air chaud dans le même sens ou en sens inverse des boues. Tambours rotatifs Généralement, le produit est d’abord mis en forme dans une extrudeuse ou un granulateur pour augmenter la surface d’échange. Les boues sont ensuite disposées sur des bandes transporteuses où elles sont soumises à un écoulement d’air chaud parallèlement ou perpendiculairement à leur sens de déplacement. Sécheurs à bandes SÉCHAGE THERMIQUE Les sécheurs directs Sécheurs à transport pneumatique Sécheurs à lit fluidisé : Ils sont composés d’un caisson étanche à deux compartiments séparés par une sole de fluidisation sur laquelle est disposé le produit à sécher. L’air ou la vapeur surchauffée est injectée par le bas, ce qui fragmente et fluidise le produit Sécheurs flash ou atomiseurs : la matière à sécher est transportée jusqu’à l’entrée du sécheur où elle est dispersée dans le réacteur par un injecteur. Le courant d’air chaud transporte ensuite les particules, puis le produit sec est séparé des buées SÉCHAGE THERMIQUE Les sécheurs directs LES SÉCHEURS DIRECTS Avantages : • Conception simple • Souplesse d’adaptation aux variations de siccité en entrée • Capacités importantes Inconvénients : • Quantité de buées à épurer • Grande taille des installations de traitement des odeurs • Moins rentable pour les petites installations Pas de contact direct entre l'agent séchant et le produit à sécher. L'énergie thermique nécessaire au séchage peut être apportée par une paroi chaude sur laquelle est déposé le produit. Les vapeurs libérées par le séchage sont aspirées ou entraînées par un gaz de balayage, dont le débit est toujours faible en comparaison du débit requis pour un séchage convectif. SÉCHAGE THERMIQUE Le séchage indirect Sécheurs à palettes (ou sécheurs malaxeurs) Les sécheurs à palettes disposent d’une double enveloppe extérieure immobile et d’un ou plusieurs rotors sur lesquels sont fixées les palettes. Le fluide caloporteur circule dans la double enveloppe, les rotors et les palettes Ces sécheurs sont conçus de la même façon que les sécheurs à palettes, mais des disques remplacent les palettes. Le malaxage des boues est donc moins important et le temps de séjour allongé. Sécheurs à disques SÉCHAGE THERMIQUE Les sécheurs indirects Ils sont constitués d’un cylindre tournant dont l’axe est légèrement incliné par rapport à l’horizontale pour favoriser l’avancée des boues. La rotation lente du tambour partiellement rempli assure le renouvellement du produit sur la surface d’échange. T ambours rotatifs Ce sont des sécheurs utilisés depuis longtemps dans l’industrie pour le séchage de produits difficiles. Les boues sont disposées en fines couches sur un cylindre chauffé, selon différents procédés. En fin de rotation, les boues séchées sont raclées par un couteau Sécheurs à couche mince SÉCHAGE THERMIQUE Les sécheurs indirects LES SÉCHEURS DIRECTS Séchage indirect (par conduction) Avantages : • Quantité de gaz à épurer faible • Buées condensables • Possibilité de traitement des incondensats au niveau du brûleur • Traitement aisé des odeurs • Risques d’explosion et d’inflammation faibles Inconvénients : • Construction compliquée • Usure/Maintenance • Inertie thermique LES SÉCHEURS MIXTES Conductif + Convectif : • Sécheurs s’apparentant à des sécheurs à palettes à circulation d’air. • Sécheurs associant la technologie du lit fluidisé à un chauffage des parois. Radiatif + Convectif : Les boues déshydratées mécaniquement et extrudées sont déposées sur une bande transporteuse. Elles sont ensuite séchées par le rayonnement provenant de la paroi chauffée par des gaz de combustion et par de l’air chaud circulant dans la chambre d’évaporation. LES SÉCHEURS MIXTES Inconvénients : • Quantité de phase gaz importante • Grande taille des installations de traitement des odeurs Avantages : • Meilleure efficacité thermique • Durée de séjour réduite • Produit sec non obligatoirement recyclé Conclusion Le traitement des boues, malgré ses innombrables avantages, présente aussi certaines contraintes  Des problèmes de sécurité (incendies, explosions) peuvent apparaître dans la conduite de l’installation ;  La qualité du produit final (aspect et/ou consistance) reste encore difficilement maîtrisable, ce point étant primordial pour la manutention ultérieure de la boue ;  Les installations doivent être robustes et surtout doivent pouvoir s’adapter à de brusques modifications de la composition de la boue ou de sa structure ;  Enfin, le coût de cette opération doit rester modéré. En particulier, un minimum de main d’oeuvre doit être nécessaire pour faire fonctionner l’installation. Il faut aussi penser à toutes les possibilités de récupération de l’énergie (utilisation de biogaz . . .) MERCI DE VOTRE ATTENTION Université Hassan 1er Faculté des sciences et technique de Settat Département chimie appliquée et environnement Filière procédés et ingénierie chimique Réalisé par RIAD Abdellah SENE Thierno Professeur Mme. ZERROUK SÉCHAGE DES BOUES D’EPURATION uploads/Industriel/ sechage-des-boues-d-x27-epuration.pdf