Pour atteindre le rendement optimal en biogaz, la digestion anaérobie a besoin de conditions environnementales constantes, de préférence proches de l’optimum du procédé. La température du digesteur est primordiale. Dans les régions tempérées, un système de chauffage et une isolation du digesteur sont nécessaires. Ainsi, la température nécessaire à la digestion peut être atteinte et une perte d’énergie par transmission est compensée.
Il existe différentes manières d’obtenir la quantité d’énergie thermique requise dans le substrat.
En principe, on peut distinguer :
- Chauffage externe via un échangeur de chaleur généralement de type tubulaire placé à l’extérieur du digesteur.
- Chauffage interne via un échangeur de chaleur généralement de type serpentin placé à l’intérieur du digesteur.
Chauffage Interne :
Le chauffage interne est réalisé avec un échange de chaleur à l’intérieur du digesteur. Voici quelques exemples de système de chauffage Interne :
- Les systèmes de chauffage par le sol : Les systèmes de chauffage par le sol ont été très populaires, car ils n’ont aucune pièce perturbatrice dans le digesteur lui-même. Ces systèmes n’ont pas bien servi dans le passé, car l’accumulation de sédiments entrave progressivement le transfert de chaleur. Avec la croissance des volumes de digesteurs et le besoin de systèmes de chauffage plus grands, il est également plus difficile de construire un chauffage au sol suffisamment grand pour fournir la chaleur nécessaire.
- Les échangeurs de chaleur dans le digesteur (exemple serpentin) : Ces types d’échangeurs sont des bonnes solutions du point de vue du transfert de chaleur tant qu’ils sont capables de résister aux contraintes mécaniques causées par les agitateurs, les pompes d’alimentation/circulation, etc. Plus la surface d’échange de chaleur est grande, plus la chaleur est uniforme. La distribution peut être effectuée, ce qui est meilleur pour le processus biologique. Les serpentins chauffants en acier sont beaucoup plus chers que les serpentins chauffants en matière plastique (PE). Les matériaux développés au cours des dernières années rendent un tel système plus stable tout en n’augmentant pas les coûts du système de chauffage.
Chauffage externe :
Le chauffage externe est réalisé avec un échange de chaleur à l’extérieur du digesteur. Voici quelques exemples de système de chauffage externe :
- L’échangeur de chaleur tubulaire (tube dans tube) : Cet échangeur a un flux forcé de deux côtés. En raison des schémas d’écoulement turbulents des deux fluides, un très bon transport de chaleur peut être atteint. Par conséquent, la surface de l’échangeur de chaleur peut être relativement petite. Ce système offre l’avantage d’un accès facile pour le nettoyage et l’entretien.
- Echangeur spiralé : L’échangeur de chaleur est constitué de deux canaux concentriques, dont la largeur et l’espacement sont obtenus par utilisation de barres. L’utilisation de ce type d’échangeur dans le chauffage des digesteurs dans les stations d’épuration génère des problèmes opérationnels car les eaux usées (boues) contiennent des filasses (des longues fibres) qui génère le bouchage des échangeurs spiralés.
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