Séchage Solaire

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Description Séchage Solaire Séries HELIOBOLT ®

1.- PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT
1.1.- Principe général du séchage solaire
Le séchage solaire consiste à mettre en contact, sous une serre, un air régulièrement renouvelé et une boue répartie sur une dalle en béton et

remuée mécaniquement. Entre l'entrée et la sortie de la serre, l'air se charge de vapeur d'eau, aux dépens de la boue qui s'assèche. Un système de

ventilation assure le renouvellement de l'air dans le but d'évacuer la vapeur d'eau s'échappant de la boue.
La quantité d'eau évaporée dépend toutefois des caractéristiques de l'air (température, humidité), et de celles de la boue (température, humidité, propriétés
mécaniques).

1.2.- Le Procédé HELIOBOLT ®
Le procédé HELIOBOLT ® fonctionne avec un cycle annuel : il est dimensionné pour recevoir, stocker et assécher toute la boue produite au cours d'une année.
Le séchage solaire associe les fonctions de stockage et de séchage : on considère schématiquement que le stockage dure sept mois, et que le séchage n'est pas effectif au-delà de cinq mois par an (de mai à septembre), vu que c'est à cette époque que l'air est le plus chaud et sec.

1.3.- Description du fonctionnement
L'alimentation de boues déshydratées dans le système est effectuée au moyen d'une pompe à vis hélicoïdale. Les boues sont réparties sur l'une des extrémités de la
serre, dans le couloir de stockage qui occupe la plus grande partie de l'installation. Le couloir de stockage est délimité par deux murs bahut de 80
cm de haut parallèles aux parois de la serre, laissant la voie libre à un couloir d'accès.


Le retournement et le brassage de la boue sont garantis par une retourneuse équipée d'un rotor spécialement conçu à cet effet. La boue est retournée en

moyenne une fois par jour, afin de l'homogénéiser, de briser la croûte sèche qui s'est formée à la surface et de faciliter l'échange avec l'air.
La retourneuse a également pour fonction de déplacer la boue de quelques centimètres jusqu'à la sortie de la serre, à chaque passage.
Au cours du processus, l'humidité contenue dans la boue est captée par l'air de la serre, et est évacuée ensuite vers l'extérieur par ventilation. Une centrale spécifique contrôle les ventilateurs.
La décharge de la serre et, par conséquent, l'évacuation des boues, s'effectue une fois par an au terme de la période estivale pour profiter au maximum de l'énergie solaire. À cette fin, on utilise un chargeur aux dimensions compatibles avec les zones de manoeuvre sous la serre, qui permet le chargement des boues.



2.- AVANTAGES DU SÉCHAGE SOLAIRE ET DU PROCÉDÉ HELIOBOLT ®
Les principaux avantages du séchage solaire sont les suivants :
Réduction du volume des boues : économie de transport et de coût pour éliminer celles-ci
Système automatique : exploitation simple et économique
Élimination du conditionnement avec de la chaux
Produit fini de qualité, facile à manipuler : siccité élevée, produit granulé et non poussiéreux, absence de gênes olfactives
Une solution durable : aux possibilités multiples (incinération, décharge, agriculture…)
Faibles coûts d'exploitation

En plus, HELIOBOLT ® possède plusieurs atouts qui le différencient des autres procédés de séchage solaire :
Utilisation d'une retourneuse spécialement réalisée pour cette application, robuste, efficace, et sûre pendant une longue période d'exploitation
Atmosphère de la serre contrôlée et optimisée
Accès latéraux qui facilitent les interventions sans contact avec les boues.


3.- DESCRIPTION DES INSTRUMENTS
3.1.- La Serre
La serre remplit les fonctions suivantes :
Protection contre l'eau de pluie,
Transmission du rayonnement solaire incident,
Accumulation de la chaleur sous la serre.
Le dimensionnement tient compte des tailles standard, et le matériau est variable en fonction de l'implantation et des besoins locaux. La serre est

équipée d'une porte d'accès qui permet l'entrée d'un chargeur pour l'évacuation annuelle des boues.
Ces serres hautes et fixes sont des serres horticoles standard : leur coût d'investissement est réduit et leur résistance démontrée.

3.2.- Retournement des boues
Le retournement des boues remplit plusieurs fonctions :
Texture
Les «lames» du rotor «déchiquettent» la boue et lui confèrent un aspect granulaire, qui est pourvu d'une grande surface d'échange avec l'air, ce qui

favorise d'une part l'évaporation, et d'autre part, évite que la boue n'évolue en anaérobiose.
Homogénéisation
La retourneuse casse la croûte sèche qui s'est formée à la surface et homogénéise le lit en mélangeant finement la boue. Le déplacement de l'humidité dans la

partie basse du couloir de stockage est alors compensé : l'évaporation de l'eau est facilitée.
Déplacement
La retourneuse déplace le lit de boue vers la sortie de la serre après chaque passage. Le front de boue avance ainsi régulièrement dans le couloir de

stockage. Il atteint l'extrémité de la retourneuse (celle qui est à l'opposé de l'alimentation de boues) à la fin du cycle annuel.
La fréquence de retournement est, en se basant sur une moyenne annuelle, d'une fois par jour ouvrable.
Elle se retourne :
en hiver une fois par jour maximum (médiocres conditions de séchage, le retournement des boues est indispensable pour éviter l'anaérobiose et par

conséquent les odeurs).
en été deux fois par jour (conditions de séchage optimales : il est indispensable de rompre la croûte sèche et de mélanger les boues).

La retourneuse réalisée pour le HELIOBOLT ® repose sur la technologie agricole, et dispose de caractéristiques déterminantes pour faciliter

l'exploitation du système :
rotor relevable
accès permanent et facile au lit de boue et au moteur
système guide fiable
un déflecteur mobile évite toute projection de boue


4.- CONTRÔLE ET COMMANDE DE L'ATMOSPHÈRE INTÉRIEURE
Plus le séchage est intense, plus l'air de la serre sera plus chaud et sec.
Le système de contrôle perfectionné pour HELIOBOLT ® repose sur la régulation du renouvellement de l'air de la serre, en fonction de la mesure continue des différences de température et d'humidité absolue entre l'intérieur et l'extérieur du système.
Schématiquement, dès que l'automate détecte que la capacité d'évaporation de l'air à l'extérieur de la serre est supérieure à celle présente à l'intérieur, le renouvellement de l'atmosphère se met en marche.
Ainsi, l'intensité du séchage est optimisée au cours de toute l'année.
Le renouvellement de l'air est garanti par des moto-ventilateurs centrifuges.
Les moto-ventilateurs s'actionnent aussi :
en cas de risque de condensation
en présence de personnel dans la serre, pour des raisons de sécurité (au bout de 6 minutes de fonctionnement maximum, l'air de la serre est

complètement renouvelé).
La moyenne de temps de fonctionnement des moto-ventilateurs est de 11 h par jour au cours de l'année.
D'autre part, il est indispensable de compter sur une ventilation qui élimine les problèmes de stratification. Sa fonction est de s'opposer à la remontée naturelle de l'air

chaud et sec vers la partie haute de la serre, ce qui perturbe l'évaporation. Fixés sous le plafond de la serre, les ventilateurs de «déstratification» brassent ainsi l'air de haut en bas.


5.- DIMENSIONNEMENT
Le dimensionnement du procédé HELIOBOLT ® est réalisé par un programme spécifiquement développé à cet effet et dont le but est de concevoir des modèles en se basant sur les phénomènes physiques qui interviennent pendant le séchage solaire des boues.
Les phénomènes considérés par le modèle sont détaillés ci-dessous.
Transferts Thermiques
Réchauffement de la boue par le flux solaire transmis à travers la serre
Échange convectif entre la boue et l'air
Échange par évaporation entre la boue et l'air
Échange radioactif entre la boue et la serre
Échange convectif entre la serre et l'air
Échange conductif entre la boue et le soleil
Évaporation de l'eau à la surface ou à l'intérieur de la boue.
Transfert de la vapeur d'eau dans l'air à la surface de la boue.
L'écriture des équilibres de chaleur et de vapeur d'eau conduit à un système d'équations différentielles dont la résolution permet d'accéder aux paramètres qui caractérisent le procédé : températures, humidité de l'air et de la boue, débit d'eau évaporée, temps de séchage, etc.
Les données météorologiques du lieu ainsi que les caractéristiques de la toiture de la serre (transmissions lumineuse et thermique) permettent d'établir la valeur des coefficients qui apparaissent dans les équations différentielles.

Données techniques Séchage Solaire Séries HELIOBOLT ®