Brevet FR2499428A1 — publié le 19820813

La présente invention est relative à une installation pour la production de biogaz, utilisable en particu.lier pour l'obtention de biogaz à partir des fumiers de provenances diverses, ou tous autres déchets solides digestibles. Il est connu depuis longtemps de transformer en biogaz ou en gaz végétal composé essentiellement de gaz carbonique et de méthane les matières organiques constituant.les déchets solides ou liquides tels que fumiers ou lisiers, par digestion anaérobie. Le gaz produit, débarrassé du gaz carbonique qu'il contient, a un pouvoir calorifique 3 de 9 thermies/Nm et est voisin par sa composition du gaz naturel. Deux types d'insta.llations sont utilisées suivant que les déchets à traiter sont liquides tels que lisiers ou eaux usées, ou solides tels que fumiers : dans le premier cas on uti.lise un digesteur classique bien connu dans le traitement des boues de stations d'épuration d'eaux usées urbaines, contenant au maximum 10 % de matières sèches. Dans le second cas, on utilise un digesteur travaillant en discontinu, constitué d'au moins une cuve dans laquelle on dispose une masse de fumier que l'on immerge dans l'eau ou dans le liquide provenant d'une autre cuve de digestion en fin de fermentation, qu'on laisse fermenter et que l'on retire à chaque opération, avec vidange du liquide de fermentation. Les difficultés rencontrées concernent essentiellement les moyens de manutention mis en oeuvre pour manipuler les déchets solides. Plusieurs procédés ont déjà été décrits pour améliorer ces moyens le brevet français n 1 020 032 propose d'utiliser des conteneurs constitués par des paniers cylindriques en tôle ajourée, en gril .lage ou en lattes, accouplés par des tiges métalliques reliant leur axe de rotation, le train de paniers traversant de part en part un bassin couvert au-dessus duque.l est recueilli le gaz formé au cours de la digestion. Des wagonnets poussés dans le digesteur sur des rails et tractés à l'autre bout pour etre déchargés ont également été utilisés. Ces dispositifs semi-continus présentent des inconvénients les conteneurs ne sont pas accessibles de l'extérieur; leur transfert dans le digesteur entraxe la mise en place d'organes mécaniques à l'intérieur du digesteur. En cas de panne, toute l'installation doit être démontée. En outre, ces moyens de manutention sont assez lourds. Une autre installation, objet du brevet français n" 1 009 247, décrit un système de paniers rigides amenés par monorail et servant au transfert du fumier et à son introduction dans des cuves à couvercle amovible. Après chaque opération, le panier est sorti de sa cuve et remplacé par un autre panier ; plusieurs cuves sont généralement nécessaires, suivant les quantités de fumier collectées. La présente invention est un perfectionnement de ces installations connues ; elle combine les avantages des digesteurs travaillant en continu dans lesquels la vidange du jus de fermentation n'est pas nécessaire et ceux des digesteurs en semi-continu munis de moyens de manutention utilisés jusqu'à ce jour pour la charge et la décharge en fumier du digesteur. L'installation suivant l'invention pour la production de biogaz par digestion de déchets, constituée par une cuve close, généralement enterrée dans laquelle sont introduits les déchets est caractérisée en ce que la cuve présente au moins un orifice pour l'introduction dans la cuve d'une pluraiité de conteneurs contenant les déchets digestibles et pour I'extraction et la sortie de ces conteneurs, la cuve étant agencée et/ou comportant des moyens pour amener les conteneurs, disposés les uns à la suite des autres, à parcourir ia cuve dans toute salongueur. Suivant une forre,e d'utilisation de l'invention, la cuve est de forme parallélépipédique et présente à l'une de ses extrémités un orifice pour l'introduction des conteneurs et, a. son extrémité opposée, un orifice pour l'extraction et la sortie de ces conteneurs, les deux orifices communquant par un moyen tel que rainure permettant aux conteneurs de parcourir toute la longueur de la cuve. Suivant une autre disposition de l'invention, la cuve est de forme quelconque, annulaire par exemple, et présente un orifice unique pour l'entrée et la sortie des conteneurs. Les diverses caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre de quelques unes de ses formes possibles de réalisation. Il est bien précisé qu'il s'agit uniquement d'exemples, et que toutes autres proportions et dispositions pourraient être adoptées sans sortir du cadre de l'invention. Au cours de cette description, on se réfère au dessin conjoint sur lequel: - la figure 1 est une vue en coupe longitudinale de l'installation suivant l'invention, - la figure 2 eat une coupe suivant II-II de la figure 1, - la figure 3 représente un détail de la figure 2 au niveau de la rainure ménagée dans la partie supérieure de la cuve, - les figures 4 et 5 sont des vues schématiques en plan de deux autres exemples de réalisation de l'invention. Dans l'exemple traité aux figures 1 à 3, la cuve de digestion 1 suivant l'invention, est de forme générale rectangulaire en section. Elle est enterrée et close. Elle comprend deux orifices opposés, l'un portant la référence 2 servant à l'introduction des conteneurs 4 contenant les déchets produisant le biogaz, j'autre 3, pour l'extraction et la sortie de ces conteneurs. Conformément à l'invention, ces orifices communiquent au moyen d'une rainure 5 pratiquée dans la partie supérieure de la cuve et s'étendant dans l'axe de la grande dimension de la cuve. Les conteneurs 4 recevant les déchets produisant le biogaz faits en une ou plusieurs matières ou matériaux résistant à la corrosion comportent une armature 4a reliée à un chariot 4b destiné à rouler sur les bords de la rainure 5 avantageusement équipés d'un chemin de roulement ou de rails tel que 5a. Les conteneurs sont conçus de manière à pouvoir être facilement remplis par le haut et vidés par le bas. Ils sont constitués par exemple par des filets en tresse de nylon, soutenus par des armatures métallique s. Un conteneur vide est chargé en déchets solides dans un trou situé à l'extérieur et à proximité de l'ouverture d'entrée de la cuve de digestion, la partie supérieure du conteneur est alors fermée. Un engin de levage tel qu'un portique 6 permet d'extraire de son trou le conteneur chargé, de l'introduire dans la cuve de digestion par l'ouverture d'en trée 2, et de placer le chariot 4b lié au conteneur en position adéquate sur les bords de la rainure, l'organe de liaison 4c entre le chariot et le conteneur traversant ladite rainure. Le conteneur est alors glissé le long de la rainure depuis l'extérieur de la cuve, à l'aide du chariot associé, jusqu a une position désirée, généralement à proximité d'un conteneur introduit préalablement. La progression des conteneurs chargés le long de la rainure est obtenue, soit individuellement conteneur par conteneur, soit en bloc, -les différents conteneurs devant alors etre reliés entre eux, par exemple à l'aide d'un cabale relié à un conteneur ou au train de conteneurs, et tirés par un tire-fort ou tout autre moyen extérieur à la cuve. Les dispositifs, manuels ou mécaniques permettant le déplacement des conteneurs le long de la rainure sont, grace à l'invention, disposés à l'extérieur de la cuve, donc hors de l'atmosphère corrosive qui y règne. Cette succession de conteneurs le long de la rainure détermine un conteneur de tete, qui est celui qui a été chargé le premier. Lorsque les déchets solides du conteneur de tête sont digérés, celui-ci est extrait de la cuve de digestion par l'ouverture de sortie 3 à l'aide d'un engin de levage approprié, tel qu'un portique 7, effectuant les opérations inverses de celles décrites pour l'introduction des conteneurs. Le conteneur sorti est alors vidé de son contenu par ouverture de sa partie basse au-dessus d'unie benne ou d'une aire de stockage. On peut introduire dans la cuve le nombre de conteneurs dési rés en fonction de la quantité de déchets solides dont on dispose et du temps de rétention choisi, généralement 2 à 6 semaines suivant la qualité des déchets. La cuve de digestion, de préférence en béton armé, est enterrée et entièrement calorifugée. L'ouverture ou les ouvertures pratiquées dans la cuve pour i'entrée et la sortie des conteneurs sont avantageusement fermées par couvercles, par exemple en polyester. La récupération du biogaz produit est effectuée par des conduites 8, débouchant dans un collecteur relié à un gazomètre (non repré sentie). L'étanchéité est réalisée au niveau de l'ensemble des ouvertures pratiquées dans la toiture (rainure, ouvertures d'entrée et sortie), ainsi qu'au niveau du ou des couvercles par joint hydraulique, nécessitant donc d'avoir un niveau N quasi constant dans la cuve. La constance du niveau liquide dans la cuve est régulée par un niveau à flotteur ou tout autre système de régulation. Les conteneurs de la série introduite sont avantageusement équipés d'organes (non représentés) permettant de racler la surface et/ou le fond de la cuve et la surface liquide pendant les opérations de glissement le long de la rainure les matières déposées sur le fond sont alors ramenées vers la zone située sous l'ouverture de sortie qui est utilement conçue en forme de concentrateur 9 à section trapé zoldale, les matières flottantes étant rarnenées à la surface liquide au niveau de l'ouverture de sortie. Un système de pompage permet d'extraire les matières dépesées dans le concentrateur et à la surface liquide. Des piquages installés dans les murs latéraux de la cuve permettent l'introduction d'éventuels effluents liquides à digérer et la circulation du liquide de fermentation dans un échangeur extérieur, afin de maintenir la température désirée, ceci de façon connue. Dans l'exemple traité à la figure 4, la cuve 1 est également de forme générale rectangulaire en section. Mais au lieu de présenter deux orifices diamétralement opposés, respectivement pour l'introduction et l'extraction des conteneurs, elle n'a qu'un seul orifice 10 servant tant à l'introduction qu'à la sortie des conteneurs 4. Bien entendu, la cuve présente une rainure 5 pour la progression des conteneurs dans la cuve. La figure 5 montre un autre exemple de réalisation de l'invention faisant appel à une cuve annulaire, à orifice unique li comme dans le cas précédent la rainure 5 étant toujours présente. L'installation suivant l'invention présente plusieurs avantages elle peut fonctionner en semi-continu pour la digestion de déchets solides et en continu pour la digestion de déchets liquides. En outre elle présente une grande résistance à la corrosion, due aux matériaux utilisés et au fait que les parties mécaniques pour le déplacement des conteneurs par exemple, sont disposées à l'extérieur de l'atmosphère corrosive. A titre d'exemple, on a réalisé une installation pour la production de biogaz suivant l'invention, et conformément à l'exemple représenté aux figures 1 à 3, comportant une cuve de 15, 70 m de longueur, 3 9, 70 cn de 1margeur, 3, 1O m de hauteur, d'un volume total de 470 m recouverte d'une toiture dans laquelle sont pratiquées 6 rainures munies de rails pour le support de 66 conteneurs semi-rigides constitués de filets. Les filets une fois remplis de fumier prennent une forme parallélépipédique de dimensions 1, 30 x 1, 30 x 2, 5 m, ayant une capa 3 cité utile de 4,2 m , l'ensemble contenant 280 m de fumier. 3 A raison d'un volume de fumier disponible de 45 m par semai- ne, î est chargé dans la cuve de digestion 11 filets par semaine, pour un temps de rétention de 6 semaines. Chaque semaine, une ligne de 11 conteneurs est déchargée et rechargée avec le fumier frais de la journée ; installation peut produire une quantité de biogaz évaluée à 2 500 Nm par semaine. REVENDICATIONS I - Installation pour la production de biogaz par digestion de déchets, constituée par une cuve close, généralement enterrée dans laquelle sont introduits les déchets, caractérisée en ce que la cuve (1) présente, au moins, un orifice (2) pour l'introduction dans la cuve d'une pluralité de conteneurs (4) contenant les déchets digestibles et pour l'extraction et la sortie de ces conteneurs, la cuve étant agencée et/ou comportant des moyens pour amener les conteneurs disposés les uns à la suite des autres, à parcourir la cuve dans toute sa longueur. 2 - Installation suivant la revendication 1, caractérisée en ce que la cuve est de forme para11élépipédique et présente à l'une de ses extrémités un orifice (2) pour l'introduction des conteneurs et, à son extrémité opposée, un orifice (3) pour l'extraction et la sortie de ces conteneurs, (4), les deux orifices communiquant par un moyen tel que rainure (5) permettant aux conteneurs de parcourir toute la longueur de la cuve. 3 - Installation suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la cuve est de forme annulaire. 4 - Installation pour la production de biogaz suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le déplacement des conteneurs emplis de déchets digestibles, dans la cuve est assuré par des moyens (4a, 4b) disposés à l'extérieur de la cuve, hors de l'atmosphère corrosive qui y règne. 5 - Installation suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les moyens assurant le déplacement des conteneurs à travers la cuve, grâce à la rainure faisant communiquer les ouvertures d'entrée et de sortie pratiquées dans la cuve, coopèrent avec des moyens (5a) prévus sur les bords de la rainure. 6 - Installation suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la cuve de digestion comporte, audessous de l'ouverture de sortie des conteneurs, une zone aménagée en concentrateur (9) pour la reprise des dépôts sur le fond de la cuve. 7 - Installation suivant l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce que les conteneurs sont constitués en matériau résistant à la corrosion. 8 - Installation suivant l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce que les conteneurs sont munis de moyens leur permettant d'être chargés à leur partie supérieure et déchargés à leur partie inférieure. 9 - Installation suivant l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce que les conteneurs sont munis d'au moins un moyen destiné à racler la surface liquide et/ou d'un moyen destiné à râcler le fond de la cuve, ce dernier destiné à entraver les matières déposées sur le fond de la cuve jusqu'au concentrateur.