Brevet FR2478940A1 — publié le 19811002

L'invention a pour objet un digesteur par fermentation anaérobie de matières organiques, une installation de réoupération de matières organiques, une installation de production de gaz, de stockage de gaz, de traitement de gaz, de distribution du gaz et de séparation de matières sèches et humides des effluents du digesteur. A l'heure actuelle, il existe des installations conçues unitairement pour lesquelles l'automatisation du procédé de chargement, déchargement et préparation du produit à transformer n'est pas poussé à l'extrême et l'on trouve encore des opérations soit manuelles soit devant être contrôlées par un eAtre humain. De plus la quantité de produit digéré récupéré en sortie du digesteur est sensiblement égale à la quantité introduite dans le digesteur si bien que le possesseur d'une telle installation se trouve devant le pro blême très important et onéreux du stockage, de 1' épandage de grande quantité de produit. Ces utilisateurs n'ont pas toujours de surfaces de terre disponihles et nécessaires à cet épandage.Enfin le produit digéré n'est pas enti erement désodorisé si bien que son épandage ou son stockage peuvent entrainé des nuisances. Le procédé de traitement dans son ensemble, objet de l'invention, permet d'éviter ces inconvénients. I1 pourra s'appliquer à la production de gaz et d'engrais solides ou pâteux dans les fermes, usines de traitement et tout autre site pourvu en matières organiques. L'objet de l'invention est de proposer des moyens simples d'emploi et de mise en oeuvre aisé, un nouveau digesteur, une nouvelle installation permettant l'emploi en continu du procédé décrit ci-après. Le but est atteint du fait que le digesteur est constitué d'une enceinte communiquant en sa moitié inférieure au récupérateur et dans sa moitié supérieure à l'installation du traitement des effluents et à la sation de stockage distribution du gaz. Les buts et les moyens sont également atteints et décrits à titre non limitatif en regard des dessins annexés sur lesquels on a représenté en fig. 1 : une vue schématique en coupe verticale d'un mode de réalisation de l'invention en fig. 2 : une variante du mode d'extraction des effluents en fig. 3 : une variante du mode d'extraction des effluents en fig. 4 : une variante du mode d'extraction des effluents en fig. 5 : une variante du mode de brassage des matières stockées dans le digesteur en fig. 6 : une variante du mode de brassage des matières stockées dans le digesteur en fig. 7 : une variante du mode de brassage des matières stockées dans le digesteur en fig. 8 : une variante du mode de brassage des matières stockées dans le digesteur en fig. 9 : une variante du mode de réchauffage des matières stockées dans le digesteur en fig. 10 : une variante du mode de réchauffage des matières stockées dans le digesteur en fig. 11 : une variante du mode de réchauffage des matières stockées dans le digesteur en fig. 12 : une variante du mode de ré chauffage des matières stockées dans le digesteur en fig. 13 : une variante du mode de réchauffage des matières stockées dans le digesteur en fig. 14 : une variante du mode de chargement du digesteur en fig. 15 : une variante du mode de chargement du digesteur en fig. 16 : une variante du mode de traitement des effluents en fig. 17 : une variante du mode de traitement des effluents en fig. 18 : une variante du mode de traitement des effluents en fig. 19 : une variante du mode de traitement des effluents en fig. 20 : une variante de digesteur en fig. 21 : une vue en coupe horizontale du digesteur représenté en fig.l en fig. 22 : une vue en coupe horizontale d'une variante de digesteur en fig. 23 : une vue en coupe horizontale d'une variante de digesteur en fig. 24 : un dispositif de mise en batterie de digesteur en fig. 25 : une variante du stockage du gaz en fig. 26 : une variante du stockage du gaz en fig. 27 : une vue schématique d'un dispositif de sécurité Selon une première variante, l'installation se compose drune préfosse 1 de malaxage, homogénéisation avec ou sans addition de jus, eau ou autres matières organique s dans laquelle il peut se produire une pré fermentation aérobie.Une pompe 2 envoie le produit au travers d'une vanne pilotée 3 dans une cuve 4 isolée thermiquement. Le processus biologique de digestion commence et les trois phases principales se succèdent pour donner en fin de réaction un produit digére qui est poussé vers le point d'extraction 5 par une nouvelle injection de matière à traiter et se déverse au travers d'un syphon 6 sur une batterie d'aires de décantation 7 dont la surface sera en rapport avec la quantité de matière et dont l'alimentation peut faire l'ob- jet d'une rotation. Les produits solides 8 se déposent sur le fond alors que les liquides 9 se déversent dans un puisard 10 ou tout autre moyen d'évacuation. La rotation envisagée ci-dessus permet d'isoler une aire de décantation en vue de la récupération des produits solides 8 par les moyens traditionnels de chargement. La phase de méthanisation très sensible à l'environnement nécessite un maintien à température constante des matières organiques au moyen d'un dispositif à résistances chauffantes il alimentées par une source d'énergie 12 et faisant l'objet d'un contrôle et d'une régulation non représentés sur cette figure mais pouvant être obtenus par tout moyen du commerce. Le mélange et l'activation nécessaires au bon ionctionnement de la digestion se fait par injection au coeur de la cuve de gaz récupéré -par la canalisation 13 passant au travers d'une vanne de sécurité anti-retour 14, sto clé dans un gazomètre 15, puis réinjecté sous pression par une canalisation 16 passant au travers d'un compressEur 17.L'excédant de gaz est évacué à travers la vanne 18 pour alimenter tout appareil fonctionnant au gaz. La régulation des appareils cités ci-dessus se fait électriquement.D'autres variantes de réalisations intégrables à l'installation décrite ci-dessus sont présentées - En fig. 2 sur laquelle une vis d'extraction 19 entrainée électriquement et placée dans la partie haute de la cuve 4 de telle façon que la sortie 20 ne soit pas en correspondance directe avec la zone de récupération du gaz. Cette vis 19 assure l'extraction des matières digérées. - En fig. 3 une autre variante du mode d'extraction de la fig. 2 pour lequel la vis est remplacée par un extracteur à palettes 21 refoulant les matières en 22. - En fig. 4 une autre variante du mode d'extraction dans laquelle une pompe 23, pouvant être munie ou non d'un procédé de malaxage ou broyage, assure l'extraction. - En fig. 5 une variante du mode d'activation dans laquelle un agitateur a pales 24 assure le brassage. - En fig. 6 une autre variante du mode d'activation dans laquelle une pompe 25 aspire l'effluent pour le réinjecter en un autre point du digesteur créant ainsi un transfert de matiere. - En fig. 7 une autre variante du mode d'activation représenté en fig. 6 dans laquelle le sens ae refoulement de la pompe 25 est inversé. - En fig. 8 une autre variante au mode d'activation dans laquelle une vis 26 aspire l'effluent par l'orifice 27 et le refoule en 28. - En fig. 9 une variante du mode de chauffage des matières en cours de di- gestion dans laquelle une résistance 29 réchauffe le produit passant dans une canalisation 30 pouvant être la même que celle utilisée pour l'activation décrite en fi. 6 et 7. - En fi. 10 une autre variante ou mode de réchauffage représenté en fig. 9 dans laquelle un serpentin 31, contenant de préférence cte l'eau chaude, rom- place la résistance 28 de la fig. 9. Le combustible puuvant être entre autre le gaz produit par l'installation, ou bien commue en fig. 11 dans laquelle l'énergie solaire assure le chauffage du liquide circulant dans le serpentin 31. - En fig. 12 une autre variante du mode de réchauffage dans laquelle une résistance immergée 32 alimentée par une source 33 et un contact 34 maintient la température et peut assurer le brassage du produit. - n fig. 13 une autre variante du mode de ré chauffage dans laquelle des resistances 35 sont noyées dans l'épaisseur de la paroi 36 du digesteur. - En fig. 14 une variante du mode de remplissage du digesteur dans laquelle une vis 37 pousse la matière introduite en 38 au travers d'une vanne antiretour 39 dans le digesteur 4. - En fig. 15 une autre variante du mode de remplissage représenté en fig. 14 dans laquelle la vis est remplacée par un piston 40, la matiere étant inzro- duite en 41. - En fig. 16 une variante au mode de séparation des matières sèches et humi- des de l'effluent du digesteur dans laquelle arrive la matière à traiter par une goulotte de répartition 42 sur un tapis ajouré 43 pouvant être disposé horizontalement ou circulairement. La matière transportée sur le tapis est pressée sur celui-ci par une série de bavettes ou rouleaux 44. Le résidu solide est déversé en bout pour former une réserve de matière fertilisante4U. L'eau résiduelle est recueillie en 46 puis déversée dans une fosse, puisard, réseau d'égout 47 ou utilisée comme produit d'irrigation. - En fig. 17 une autre variante du mode do séparation des matières sèches et humides de l'effluent dans laquelle la matière à traiter est introduite dans un cylindre ajouré 43 par une canalisation 49, une vis 50 Far sa rotation assure le transfert, le pressage do la matière et la séparation des produits solides récupérés en 51 à l'extremité du cylindre. L'eau est recueillie par un dispositif 52 puis déversée en o3. -En fis. 1S une autre variante au moue ae séparation des matières sectes et humides de l'effluent dans laquelle le produit à traiter se déverse dans une station d'oxygénation 54 par une canalisation 55. Un tambour 56 assure l'oxygénation. Par débordement le produit passe dans un bac de décantation 57 au travers de la conduite 58. Les boues peu chargées du bac 57 sont recyclées dans le bassin d'oxygénation 54 au moyen d'une pompe 59 au travers d'une vanne 60, les boues chargées du bac 57 sont propulsées dans un bac de stockage 61 par la meme pompe 59 et au travers de la même vanne 60. L'eau résiduelle récupérée en 62 est envoyée dans un réseau de récuperation tel que puisard, bassin etc... - En fig. 19 une autre variante du mode de séparation des matières sèches et humides de l'effluent dans laquelle le produit à traiter arrive tangentiellement en 63 dans une enceinte 64 et avec une pression engendrée par une pompe 65. Le liquide ayant acquis un mouvement de rotation passe au travers d'un cylindre ajouré 66, descend dans une colonne 67 et les particules en suspension se trouvent sous l'effet de la force centrifuge rejetées contre la paroi. Au bas de la colonne 67 un déflecteur 68 casse le flux ctu liquide. Les particules solides 69 se déposent dans une enceinte 70 tandis que le liquide purifié remonte au centre de la colonne 67 vers la sortie 71. Une porte 72 permet l'extraction des matières solides. Le montage en série d'un tel appareil peut entre envisagé en vue d'améliorer la pureté du liquide final. I1 est possible d'automatiser l'extraction des matières solides en ajoutant sur la porte 72 une commande d'ouverture automati que. - En fig. 20 une variante de digesteur dans laquelle la cuve 73 est horizontale et comporte une paroi 74 délimitant un volume 75 dans lequel la transformation anaérobie s'effectue et un volume 76 dans lequel le produit digue ré se déverse, se trouve stocker et est évacué par le bas du digesteur en 77. Les deux compartiments 75 et 76 sont de volume égal. Il va de soi que toutes les cuves envisagées dans ces écrits pourront comporter des orifices de visite, de nettoyage, de vidange, de prélèvement placés aux endroits appropriés à ces fonctions. I1 va de soi que les opérations de réchauffage, mélange s'effectuent dans le compartiment 75. - En fig. 21, 22 et 23 des variantes de sections de digesteur pouvant s'adapter soit aux techniques de fabrication soit au rendement de la digestion dans le cas de digesteurs verticaux comme en fig. 1 ou horizontaux comme en fig. 19. Il va de même pour la composition des matériaux constituant les cuves, tels que polyester, acier, béton etc... - En fig. 24 une disposition en batterie de digesteurs 78 et 79 dont le nombre ne peut être limité et dont l'alimentation se fait par un seul des appareils 80 décrits précédemment en fig. 1, 14 et 15. La distribution se fait au travers d'une vanne à voies multiples 81 répartissant le produit dans un seul digesteur à la fois afin de permettre le contrôle de l'alimentation. - En fig. 25 une variante du mode de stockage du gaz dans laquelle une cuve souple 52 accessoirement protégée des intempéries ou des chocs. Cette cuve est munie de tous les branchements nécessaires à l'exploitation du gaz. - En fig. 26 une autre variante du mode de stockage du gaz dans laquelle un gazomètre 83 reçoit le gaz produit et assure par le poids de la cloche 84 une pression constante du gaz stocké. - En fig. 27 un dispositif de protection connecte à la canalisation 'ali- mentation 85 du gazomètre 86. Le corps 87 reçoit un clapet 88 maintenu dans son logement par un ressort 89 taré à une pression équivalente à la pression tolérée dans le circuit 85. En cas de suppression, le clapet 88 se soulève et laisse passer le gaz qui sera brûlé dans une torchère 90. REVEgDICATI0Ns 1. Installation de production de gaz organique et de séparation cotes ma- tières sèches et humides du produit digéré associée à une fosse (1), relise à une cuve (4) elle-meme reliée à un appareil de stockage et de distribu- tion de gaz (15) et à un appareil de separation des déchets organiques (b). 2. Installation de production de gaz organique et de séparation des produits digérés selon la revendication 1, caractérisée en ce que le moyen de récupération des matières organiques dans la fosse (1) et de transfert dans la cuve (4) se font automatiquement et régulièrement par l'un des procédés décrits précédemment dans les figures annexées. 3 Installation de production de gaz organique et de séparation des produits digérés selon la revendication 2, caractérisée en ce que le åi- gesteur (4) comporte une enceinte de fermentation anaérobie dans laquelle le produit injecté à un mouvement ascendant et est évacué par déversement ou tous autres moyens automatiques décrits précédemment dans les figures annexées. Les digesteurs peuvent être montés en batteries suivant les figures annexées. 4. Installation de production de gaz organique et de séparation des produits digérés selon la revendication 3, caractérisée en ce que le moyen de brassage suivant les figures annexées est un moyen automatique. 5. Installation de production de gaz organique et de séparation des produits digérés selon la revendication 4, caractérisée en ce que le moyen de réchauffage suivant les figures annexées est un moyen automatique reglable. 6. Installation de production de gaz -organique et de séparation des produits digérés selon la revendication 5, caractérisée en ce que le moyen de traitement des effluents suivant les figures annexées est un moyen automati que. 7. Installation de production de gaz organique et de séparation des produits digérés selon la revendication 6, caractérisée en ce que le moyen de stockage du gaz comporte des réservoirs selon les figures annexees. S. Installation de production de gaz organique et de séparation des produits digérés selon la revendication 7, caractérisée en ce que le moyen de protection de l'installation comporte un dispositif décrit suivant les figures annexées.