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LE SÉCHAGE SOLAIRE DES BOUES D’ÉPURATION PAR COUPLAGE D’UNE SERRE ET D’UN FLUIDE CALOPORTEUR CHAUFFÉ À L’AIDE D’UNE PARABOLE

Auteur : Gingras Simon
Année de Publication : 2017
Type : Thèse / Mémoire
Thème : Energie

Résumé/Sommaire :

L’objectif de cet essai est d’évaluer le séchage solaire des boues d’épuration par couplage d’une serre et d’un fluide caloporteur chauffé à l’aide d’une parabole. Suivant la croissance démographique des villes, les stations d’épuration des eaux usées se font de plus en plus nombreuses et elles doivent traiter une quantité d’eaux usées qui augmente sans cesse. Alors, la production de boues d’épuration créées lors du traitement des eaux usées est aussi en constante évolution, ce qui amène la problématique d’accumulation des boues. Les boues d’épuration peuvent contenir des contaminants qui, en concentration assez importante, peuvent porter danger à l’être humain. Leur traitement, incluant le séchage, permet de réduire la concentration de contaminants sous le niveau prescrit par la règlementation et augmente considérablement leur siccité (taux de matière sèche). Ainsi, il est possible de transporter les boues traitées à l’extérieur du site de la station d’épuration et de les utiliser dans une des filiales de valorisation comme l’épandage agricole.
Le séchage solaire est l’un des traitements possibles pour les boues d’épuration. Cette technique tire profit de l’énergie du rayonnement solaire pour augmenter significativement la température à l’intérieur d’une serre et effectuer un séchage thermique des boues. Plusieurs phénomènes physiques ont lieu dans la serre, dont le transfert de chaleur qui augmente la température des boues et le transfert de masse d’eau par évaporation qui permet aux boues de sécher. Les différentes techniques utilisées pour faire fonctionner la serre visent à maximiser le séchage de la boue. Elles sont principalement le type de serre, le matériau des parois, la ventilation, le système de retournement des boues et les sources de chaleur complémentaires.
Le modèle évalué est une serre prototype provenant du Centre National d’Études et de Recherches sur l’Eau et l’Énergie situé à Marrakech. La serre ouverte en polycarbonate est accompagnée d’une parabole qui concentre la lumière vers un réservoir d’eau et augmente sa température. L’eau chaude, ou vapeur d’eau, traverse le plancher de la serre afin d’ajouter un apport de chaleur en dessous des boues d’épuration, ce qui accélère la vaporisation de l’eau qu’elles contiennent. Cette technique de séchage solaire est pertinente et respecte les valeurs du développement durable, mais ses performances lui permettent seulement de traiter les boues de stations d’épuration à petite capacité, en plus d’être fortement dépendante des conditions météorologiques. Il est donc recommandé de modifier le modèle pour une serre fermée équipée de la ventilation adéquate, d’une désodorisation biologique et d’un rouleau scarificateur permettant d’étendre les boues en lit. L’ajout de panneaux solaires photovoltaïques permettrait d’alimenter ces équipements à l’aide d’énergies renouvelables.

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