Brevet FR2477364A1 — publié le 19810911

On connaît le principe des digesteurs de lisier, qui permet, en mettant a profit la fermentation anaérobie des déjections animales et/ou des détritus végétaux, de produire du gaz méthane et en même temps de dépolluer les lisiers, notamment des porcs. La mise en application de ce principe connu n'a toutefois jamais été réalisée sur un plan industriel, car les digesteurs connus n'ont jamais fonctionné de maniere satisfaisante, étant généralement sujets à de tres fréquentes pannes, parce que mal conçus, notamment en ce qui~concerne le réchauffage du lisier en cours de traitement et son homogénéisation. L'invention entend remédier à ces inconvénients rédhibitoires en étant donc relative à un digesteur de lisier constitué par une enceinte qui est apte à contenir le lisier frais destiné a la fermentation, qui est munie d'un dispositif d'alimenta- tion en lisier frais, et, d'un dispositif d'extraction du lisier apres fermentation. L'enceinte comprend une cuve externe, à l'intérieur de laquelle est disposé un cylindre à axe vertical, dont les extrémités supérieure et inferieure sont ouvertes et écartées des fonds supérieur et inférieur de la cuve, respectivement, un espace étant ménagé entre les parois verticales du cylindre et de la cuve, cependant qu'une pompe de brassage a son conduit d'aspiration raccordé à la partie inférieure de la cuve et a son conduit de refoulement qui débouche à la partie supérieure de la cuve dans l'axe du cylindre. De manière préférée, le digesteur comprend un cône convergent vers le bas, qui est prolongé par un tronçon de conduit cylindrique disposé coaxialement au cylindre et à l'ouverture du tuyau de refoulement disposé à l1intérieur de la cuve, qui entoure ladite ouverture du tuyau de refoulement, et dont la tranche transversale de grande section est disposée en dessous du niveau supérieur du lisier à l'intérieur de la cuve. L'invention sera mieux comprise, et des caractéristi- ques secondaires et leurs avantages apparaîtront au cours de la description d'une réalisation donnée ci-dessous à titre d'exemple. Il est entendu que la description et les dessins ne sont donnés qu'a titre indicatif et non limitatif. Il sera fait référence aux dessins annexés, dans lesquels - la figure 1 est une coupe schématique d'un digesteur de lisier conforme à l'invention - la figure 2 est une coupe suivant II-II de la figure 1 ; et, - les figures 3 et 4 sont des coupes de détails des conduits d'alimentation en lisier et d'extraction du lisier de l'enceinte du digesteur de la figure 1. L'ensemble représenté comprend - une fosse 1 de réception du lisier non traité, provenant d'un ensemble de porcheries (non représenté) par une rigole 2, - une dalle 3, qui s'étend à la partie supérieure de la fosse 1, en étant interrompue uniquement par une ouverture 4, par ailleurs recouverte par une plaque amovible de fermeture 5, - une enceinte 6, qui comprend une cuve externe 7, munie de pieds 8 par lesquels elle repose sur le sol 9, - un générateur de chaleur 10, tel qu'une chaudiere. La fosse 1 est munie d'un dispositif de prétraitement du lisier non traité, qui est constitué par - une pompe 11, qui est- immergée dans la fosse 1, et dont le rotor a la caractéristique de pouvoir hacher les débris solides de lisier, tels que les morceaux de paille qu'il contient, - le conduit d'aspiration 12 de la pompe de hachage 11 aspire en dessous de la surfacelibre 14 du lisier dans la fosse 1, - le conduit de refoulement 15 de la pompe 11, qui est rigidement fixé à la plaque 5, d'une part en y étant soudé (16) à se premiere traversée, d'autre part, en étant maintenu par un gousset 17 soudé (18) à la fois à ce conduit et à la plaque, et, qui retraverse la plaque 5, de manière que son embouchure coudée 19 soit disposée au-dessous de la surface 14, afin que soit engendré un courant de brassage interne. - une première vanne 20, disposée sur le conduit de refoulement 15 et munie d'un tiroir coulissant 21 de commande de son ouverture, - un conduit de liaison 22, qui est raccordé en dérivation au conduit de refoulement 15, entre la pompe ll et la premiere vanne 20, - une deuxième vanne 23, disposée sur ce conduit de liaison et munie d'un tiroir coulissant 24 de commande de son ouverture, - un levier 25 basculant autour d'un axe 26, auquel les tiroirs 21 et 24 sont attelés, et qui, dans la position représentée ferme la première vanne 20 et ouvre la deuxième vanne 23, fermant au contraire la deuxième vanne 23 et ouvrant la première vanne 20, dans l'autre position extreme de basculement (en traits interrompus), - des premier et deuxième contacteurs électriques 27 et 28, qui sont associés auxdites première et deuxième vannes 20 et 23, respectivement, et dont les fonctions sont respectivement pour le contacteur 27, actionné par le levier basculant 25 en même temps que la première vanne 20 est fermée et la deuxième vanne 23 ouverte, de commander le fonctionnement de la pompe ll pendant un laps de temps déterminé par une minuterie 29, pour le contacteur 28, actionné par le levier 25 en même temps que la deuxième vanne 23 est fermée et la première vanne 20 ouverte, de commander le fonctionnement continu de la pompe 11. A observer que le conduit de liaison 22 est raccordé à un conduit 31, qui est soudé à la cuve externe 7, et, qui débouche à l'intérieur de cette cuve externe par un tronçon horizontal 32 dirigé radialement vers l'intérieur et placé approximativement à mi-distance entre les fonds inférieur 33 et supérieur 34 de cette cuve. Il y a également lieu de noter qu'un cylindre 30, à axe vertical 35, est~placé coaxialement àla cuve externe 7, et est maintenu en position à l'intérieur de cette cuve par deux groupes de pattes d'attaches 36. Les tranches extremes inférieure 37 et supérieure 38 du cylindre 30 sont ouvertes. Un conduit dtextraction 49 est raccordé à la cuve externe 7 afin de permettre l'évacuation en service du lisier déjà traité à I'intérieur de la cuve 7. On note que l'embouchure 50 de ce conduit d'extraction -est contenue dans le mime plan transversal 51, perpendiculaire à l'axe 35, que celui qui contient ltembouchu- re 52 du tronçon 32. Cette embouchure 52 débouche à l'intérieur du cylindre échangeur de chaleur 30, à proximité de la face interne de ce cylindre. Il est bon de noter que l'embouchure 50 du conduit d'extraction 49, qui est située à proximité de la face interne de la cuve 7, que d'ailleurs elle affleure, est disposée sensiblement sur le prolongement du diamètre du cylindre 30 suivant lequel est orienté le tronçon 32 et son embouchure 52.Elle est en outre disposée sur la zone de la cuve 7, qui est la plus éloignée de l'embouchure 52 par rapport au plan diamétral, dont la trace sur la figure 1 est constituée par l'axe 35, qui est perpendiculaire audit diamètre passant par les embouchures 50 et 52 (dont la trace sur la figure 1 est constituée par la ligne 51). Naturellement, l'embouchure 50 débouche dans la cuve 7, mais à l'extérieur du cylindre 30. Des pattes de fixation 53 assurent le montage sur le cylindre 30, au niveau de la tranche supérieure 38 du cylindre 30, d'une sorte d'entonnoir présentant un tronc de cône 54 convergent vers le bas, prolongé par un tronçon cylindrique 55, le tout coaxial à l'axe 35. La section extrême supérieure du tronc de cô- ne 54 est située, normalement, en dessous de la surface 56 du lisier contenu dans la cuve 7, et au-dessus de la tranche supérieure 38 du cylindre 30. On note également qu'une pompe de brassage 57 du lisier contenu dans la cuve 7, fixée a la partie basse de la cuve 7, a son conduit d'aspiration 58 raccordé (59) en bas de la partie cylindrique de la cuve 7, en dessous de la tranche inférieure 37 du cylindre 30, cependant que son conduit de refoulement 60 s 'élève au-dessus de la surface 56 du lisier contenu dans la cuve 7, pour, après un coude, déboucher (61) coaxialement au tronc de cône 54, à l'intérieur de ce tronc de cône, dont l'emboucbure 61 est-orientée vers la base de la cuve 7. Au point le plus bas du fond inférieur 33 de la cuve 7, est raccordé (62) un conduit 63 de vidange par gravité de la cuve 7. Par ailleurs, un "trou d'homme" 64, muni de sa trappe-amovible de fermeture 65, est disposé à la partie basse de la partie cylindrique de la cuve 7. Deux détails de réalisation concernant la constitution des conduits d'alimentation 31 et d'extraction 49, dont les parties supérieure s sont coudés en épingle à cheveux, sont disposées au-dessus du niveau de la surface 56 du lisier contenu dans la cuve 7 et sont munies de conduits d'aération 79, qui débouchent à l'air libre, en étant orientés vers le haut. Ainsi, les espaces 80, compris entre les surfaces 81, 82 du lisier dans ces conduits et les coudes desdits conduits, mis à l'air libre, évitent-ils des phénomènes de siphonnage avec le lisier contenu dans la cuve 7, qui autrement auraient pu se produire. On notera encore que le gaz méthane, dégagé par le lisier contenu dans la cuve 7, s'accumule dans l'espace 83 de cette cuve, situé au-dessus de la surface 56 du lisier, et.peut.être évacué hors de cet espace par un raccord 84 dont est muni le fond supérieur 34. A ce raccord, peut etre relié un conduit 85 communiquant avec un gazomètre de réception du gaz méthane produit. Enfin, compte tenu du chauffage du lisier à l'intérieur de la cuve 7 par l'eau chaude (70 C) circulant dans le cylindre 30, le contenu de la cuve 7 est chauffé en permanence, et, pour éviter des déperditions de chaleur, un revetement 86 d'isolation thermique recouvre la totalité de la face externe 87 de la cuve 7. Les avantages du digesteur qui vient d'etre décrit vont maintenant être vus. Le grand mérite de ce digesteur est de fonctionner de manière satisfaisante. Ainsi, en ce qui concerne son dispositif de commande, les manoeuvres sont simples et sures. La préparation du lisier dans la fosse 1 permet, grâce à la pompe de hachage 11, d'obtenir un mélange homogène qui cir culera bien dans les divers conduits, et n'engorgera aucun conduit, ni aucune enceinte (cuve 7, cylindre 30, entonnoir 54-55). Après lthomogénéisation désire, le lisier de la fosse l est injecté dans la cuve 7. Pour ce faire, le levier 25 est basculé vers la gauche, ouvre la vanne 23, ferme la vanne 20, et, appuyant sur le contacteur 27, met en service pendant une durée déterminée, la minuterie 29. Pendant cette durée déterminée, la pompe ll refoule le lisier sans le conduit de liaison 22, jusqu'à l'intérieur du cylindre 30, Au-delà de cette durée, la minuterie interrompt l'alimentation en énergie électrique du moteur électrique d'entraînement de la pompe 11. De plus,-tant que le levier est maintenu basculé vers la gauche, l'alimentation en énergie électrique reste interrompue, ce qui évite de remettre en marche la pompe et de refouler dans la cuve 7 une trop grande quantité de lisier à traiter. En dehors de l'opération précédente, de chargement de la cuve 7, le levier 25 est baseulé vers la droite, ouvrant la vanne 20, fermant la vanne 23, et, appuyant sur le contacteur 28, permet le fonctionnement continu de la pompe de hachage 11, qui assure la préparation du lisier. Pendant le chargement de la cuve 7 en lisier provenant de la fosse 1, le lisier pénètre à l'intérieur du cylindre 30 qui, interposé entre les embouchures 52 et 50, interdit le passage direct du lisier qui sort du tronçon 32 vers le conduit d'extraction 49. La surface 56 s'élève momentanément et le lisier qui a déjà été traité dans la cuve 7 et qui se trouve en regard de l'embouchure 50 est poussé par gravité dans le conduit d'extraction 49 et est ainsi expulsé hors de la cuve 7. Quant au traitement du lisier à l'intérieur de la cuve 7, il résulte du maintien d'une température optimale à l'intérieur de la cuve 7 et de la réalisation d'un brassage satisfaisant du lisier. Le fluide chaud, provenant de la chaudière 10, arrive par un conduit 46, traverse un espace annulaire que comporte le cylindre 30, et fait retour à la chaudière 10 par un conduit 47. Le brassage est assuré par la pompe 57. il y a cependant lieu de noter que l'effet de circulation ainsi réalisé est doublé par l'effet de succion résultant de la présence du tronc de cône 54 et du tronçon cylindrique 55 qui le prolonge. En effet, pour un débit refoule par la pompe 57 et traversant l'embouchure 61 (flèches G) égal, par exemple, à 1 000 litres par minute, un débit secondaire (flèches H) est aspiré dans le cône 54 et est aussi égal à 1 000 litres par minute, environ. Comme par ailleurs, ce débit secondaire est prélevé sur la quantité de lisier voisine de l'embouchure supérieure 54a du tronc de cône 54, qui, elle-même est voisine de la surface 56 du lisier, on comprend qu'aucune croûte ne puisse se former en surface, et, que le brassage soit satisfaisant. Compte tenu de l'important débit brassé, projeté à l'intérieur du cylindre 30 du haut vers le bas, des remous importants accompagnent le changement de direction du lisier à la partie inférieure du cylindre 30, au moment où le lisier remonte dans la cuve entre le cylindre 30 et la cuve 7 (flèches S). Ces remous ont pour effet d'éviter la formation et l'accumulation de dépôts sur-le fond inférieur 33 de la cuve 7. L'invention n'est pas limitée à la réalisation décrite, mais en couvre au contraire toutes les variantes qui pourraient lui être apportées sans sortir de son cadre ni de son esprit. REVENDICATIONS 1 - Digesteur de lisier constitué par une enceinte qui est apte à contenir le lisier frais destiné. à la fermentation, qui est munie d'un dispositif d'alimentation en lisier frais, et, d'un dispositif d'extraction du lisier après fermentation, caractérisé en ce que l'enceinte comprend une cuve externe, à l'intérieur de laquelle est disposé un cylindre à axe vertical, dont les extrémités supérieure et inférieure sont ouvertes et écartées des fonds supérieur et inférieur de la cuve, respectivement, un espace étant ménagé entre les parois verticales du cylindre et de la cuve, cependant qu'unie pompe de brassage a son conduit d'aspiration raccordé à. la partie inférieure de la cuve et a son conduit de refoulement qui débouche à la partie supérieure de la cuve dans l'axe ducylindre. 2 - Digesteur de lisier selon la revendication l, caractérisé en ce qu'il-comprend un cône convergent vers le bas, qui est prolongé par un tronçon de conduit cylindrique disposé coaxialement au cylindre et à 11 ouverture du tuyau de refoulement disposé à l'intérieur de la cuve, qui entoure ladite ouverture du tuyau de refoulement, et dont la tranche transversale de grande section est disposée en dessous du niveau supérieur du lisier à l'intérieur de la cuve.