Brevet FR2518116A2 — publié le 19830617

FR 2518116 A2 19830617 FR 8123374 A 19811215 La présente Addition est relative à une pluralité de perfectionnements aux installations et aux procédés de préparation de gaz combustible par fermentation, selon le Brevet principal. Le Brevet principal concerne une installation pour la préparation de gaz combustible, par fermentation anaérobie, caractérisée principalement en ce qu'elle comporte en combinaison :-une cuve pour le traitement de solides ou de substrats très concentrés (présentant une teneur supérieure à 16 % de matières sèches), ladite cuve étant munie de cloisons perforées assurant un drainage sensiblement sur toute la hauteur de la cuve, maintenant les solides et laissant circuler les liquides et les gaz ; - une cuve pour le traitement de substrats dilués (dont la teneur en matières sèches est inférieure à 10 %) équipée d'un serpentin de chauffage ; - un dispositif d'introduction de substrats solides pourvu d'un hachoir, d'un tube d'arrivée de jus de recirculation de la cuve de fermentation du substrat liquide et d'un organe d'entraine- ment comportant une hélice d'entrainement, pompe ou analogue, terminé eventuellement par un organe de répartition ; - un appareil pour l'introduction de substrats liquides ; - un dispositif de récolte de résidu de fermentation provenant de la cuve ou des cuves de fermentation de substrat solide ; - des tubulures de liaison entre les cuves de fermentation de substrat solide et les cuves de fermentation de substrat liquide, lesdites tubulures reliant les cuves de fermentation à des niveaux différents - un tube collecteur des gaz produits par fermentation. Après plusieurs mois de recherche, les Demandeurs ont pu mettre au point une pluralité de perfectionnements qui rendent l'utilisation de l'installation conforme au Brevet principal encore plus simple et encore plus aisée, et ceci avec un minimum de dépense énergétique. De plus, les perfectionnements apportés permettent d'obtenir un gaz plus pur et plus riche en méthane. Un perfectionnement çelon-la présente Addition se caractérise en ce que la cuve pour le traitement des solides et la cuve pour le traitement des substrats dilués ne forment qu'une seule et même cuve séparée en deux enceintes - une enceinte pour le traitement des solides et une enceinte pour le traitement des substrats dilués - par une cloison perforée. L'ensemble ainsi réalisé permet de rendre l'instal- lation beaucoup plus compacte, facilement transportable et'd'un entretien très facile. Un autre perfectionnement selon la présente Addition a pour objet le dispositif d'introduction des matières solides qui n'est plus nécessairement solidaire de la cuve de fermentation, mais est constitué d'un récipient pourvu d'un organe d'agitation et/ou de hachage et/ou de broyage et/ou de brassage, les matières premières une fois fluidifiées étant dirigées à l'aide d'une pompe, et/ou d'un siphon ou analogue vers la cuve de fermentation dans l'enceinte de traitement des solides. Le dispositif d'introduction des matières solides peut être ainsi avantageusement muni par exemple d'un agitateur à hélice ou d'un broyeur à manivelle ou d'une pompe hacheuse. Encore un autre perfectionnement selon la présente Addition a pour objet l'alimentation du dispositif d'introduction des matières solides en jus de dilution. Ce jus de dilution qui provient de l'enceinte pour le traitement des substrats dilués, est stocké dans un réservoir intermédiaire et alimente le dispositif d'introduction, à la demande, par gravité. Cette disposition particulièrement avantageuse, permet de rendre très souple le fonctionnement de l'installation. Conformément à la présente Addition, le dispositif de récolte du résidu de fermentation peut se trouver à l'intérieur méme de l'enceinte du traitement des solides, soit encore il peut constituer une partie de séparation de ces deux enceintes. Encore un autre perfectionnement particulièrement avantageux de la présente Addition se caractérise par le fait que la cuve de fermentation,et notamment l'enceinte du traitement des solides, est surmontée d'un gazomètre à toit rigide et à parois souples du type soufflet. Le gaz produit en continu se rassemble dans le gazomètre à paroi souple et dont le toit rigide (par exemple métallique) assure la mise sous-pression constante pour pouvoir alimenter des bradeurs. La présente Addition a également pour objet un procédé de préparation des gaz combustibles par fermentation anaérobie selon le Brevet principal, caractérisé en outre en ce que le jus de fermentation contenu dans -l'enceinte de traitement des substrats dilués est traité en vue d'éliminer le CO2 ou autres impuretés gazeuses solubles. Conformément à l'invention, ledit traitement peut titre effectué par recirculation et/ou le brassage dans un récipient approprié. Outre les dispositions qui précèdent, l'invention comprend encore d'autres dispositions, qui ressortiront de la description qui va suivre. L'invention sera mieux comprise à l'aide du complément de description qui va suivre, qui se réfère aux dessins annexés dans lesquels - les figures l et 2 représentent schématquement l'installation qui fait.l'objet de la présente Addition. I1 doit être bien entendu, toutefois, que l'installation décrite dans ce qui va suivre et représentée aux dessins, est donnée uniquement à titre d'illustration de l'objet de l'invention, mais n'en constitue en aucune manière une limitation. L'installation conforme à la présente invention est représentée schématiquement et d'une manière non limitative à la figure 1. Elle comprend : une cuve rectangulaire 101 partagé par le.panier perforé 104 en deux enceintes. L'enceinte 102 contient la biomasse solide 136 et l'enceinte 103 est destinée au traitement des substrats dilués. Le panier perforé 104 maintient la biomasse- 136, tandis que le jus de fermentation s'écoule par gravité dans l'enceinte 103. Cette enceinte 103.est munie d'un serpentin 105 alimenté en eau chaude à l'aide, par exemple, d'un chauffe-eau 114. Le jus 109 ainsi réchauffe est envoyé à l'aide d'un organe de pompage 110 actionnant par exemple une noria 111 munie d'une pluralité de godets 137 dans le réservoir 108 placé sur la partie supérieure de la cuve 101.Les gaz formés dans les enceintes 102 et 103 sont collectés à l'aide des tuyauteries 113 vers le gazomètre 112 qui surmonte le réservoir 108. On alimente -le dispositif d'introduction 106 des substrats solides équipé par exemple d'un broyeur 116, en jus 109 provenant dudit réservoir 108 à l'aide de tuyauteries 107 prévues à cet effet. Cette alimentation se fait au fur et à mesure des besoins et est suivie de l'introduction des substrats solides fluidifiés dans la cuve de fermentation 101 à l'aide de la conduite 117. l'évacuation des substrats epuisés est effectuée à l'aide du dispositif d'évacuation ou d'extraction 115 situé par exemple dans la partie inférieure de l'enceinte 102, ledit dispositif d'extraction étant par exemple, mais non limitativement, constitué d'une vis d'Archimède. Ce substrat épuisé peut parfaitement convenir, comme décrit dans le Brevet principal, comme compost pour la fertilisation des sols. Comme indiqué, le gaz récolté à l'aide des tuyauteries 113 est stocké dans le gazomètre 112. Ce gazomètre à parois souples.ll9-est pourvu, par exemple, d'un toit 118 métallique qui assure la mise sous pression constante (par exemple 400 mm de colonne d'eau ou 392 pascal), pression parfaitement convenable pour alimenter des brû-- leurs d'appareils ménagers, par exemple. Les patins de guidage 120 (en matière plastique, par exemple) fixés sur le réservoir 108 (un patin par paroi, soit 4 patins en tout) permettent au toit de se déplacer en toute sécurité. L'installation conforme à la présente invention et représentée à la figure 1 constitue donc un ensemble compact, pesant, en ordre de marche, environ 2 tonnes. Construite en tôle d'acier ordinaire, isolée thermiquement par une mousse polyuréthane ou par le polystyrène expansé, elle est robuste et d'un fonctionnement très facile.Si on charge journellement par environ 25 à 30 kg d'ordures ménagères fermentescibles par exemple, (durée de séjour environ 20 à 30 jours) cette installation peut fournir 4 m3 par jour de biogaz contenant environ 60 % de méthane. Une autre variante de l'installation conforme à la présente invention est représentée à la figure 26art b).Celle- ci convient plus particulièrement dans des cas où les ma trières fermentescibles sont abondantes. Cette installation comporte une cuve de fermentation cylindrique 121 contenant une paroi perforée 122 qui sépare cette cuve en deux enceintes : l'enceinte supérieure 129 pour les substrats solides et l'enceinte inférieure 128 destinée à recevoir les substrats liquides. Le dispositif d'évacuation 124 (orFosé de deux vis d'arrachement 138et d'une vis d'évacuation 139) est situé à la séparation de ces deux enceintes.L'enceinte pour le traitement des liquides est munie d'un serpentin 130 de chauffage tandis que le jus préchauffé est mis en circulation à l'aide de la pompe 135. Le dispositif d'introduction 125 du substrat solide est situé au niveau du sol, par exemple, et il est muni d'un agitateur à hélice (par exemple) 126 et d'une pompe 127 alimentant l'enceinte haute de la cuve 121 par llintermédiaire de la tuyauterie 123. Ce dispositif 125 peut également parfaitement convenir,si on le désire, à l'élimination du C02.par recirculation du jus se trouvant dans l'enceinte 128 La cuve 121 est surmontée d'un gazomètre 131 à parois souples 134 et à toit rigide 132. Trois patins de guidage 133 fixes sur la paroi extérieure de la cuve 121 permettent au toit 132 de se déplacer. Si on le désire, on peut monter un autre serpentin de chauffage 140 pres de la paroi de la cuve 121 dans l'enceinte supérieure 129. 3 Cette installation d'une capacité totale de 15 m3 peut traiter chaque jour quelque 400-500 kg de matières fermentescibles (par exemple du fumier ou du lisier addi tionné de paille). Le séjour moyen dans la cuve de fermentation est de 20 à 30 jours. L'installation fournit 3 environ 30 à 40 m de gaz par jour - La marche de l'installation est automatique et ne nécessite que la régulation de la température du jus de recirculation. Le chargement lui-meme peut se faire par exemple en deux temps a) hachage : on introduit dans le dispositif 125,1 m3 de jus chaud, puis la charge du fumier frais par exemple. On met en marche l'hélice 126 et on complète en jus chaud jusqu'à une température de 300C environ b) pompage : on vide le dispositif d'introduction 125 vers la cuve 121 (dans la partie supérieure de l'enceinte 129) par l'intermédiaire de la pompe 127 et de la tuyauterie 123. Le niveau dans l'enceinte du traitement des solides est vérifié avant et après chaque remplissage. Les jus s'écoulent de l'enceinte 129 supérieure vers l'enceinte 128 inférieure à travers la paroi perforée 122. L-'en- ceinte 129 pour le traitement des substrats liquides peut être avantageusement munie d'un siphon de trop plein assurant automatiquement l'élimination de l'excès de jus libéré au cours de la fermentation. Le gaz produit à tous les niveaux de la cuve de fermentation i21 se rassemble dans le gazomètre 131 à paroi 134 souple et dont le toit métallique 132 assure la mise sous pression constante convenable pour alimenter les brtleurs d'appareils ménagers ou de chauffage. Le compost constitué par le résidu de fermentation est extrait périodiquement (tous les jours ou tous les deux ou trois jours). La production quotidienne est de l'ordre de 300 kg à 25 % de matière sèche. En outre, il s'écoule par le trop plein environ 100 litres par jour de jus fermenté équivalent à un purin désodorisé, donc convenable pour 'l'épandage pour l'épandage en prairies par exemple. Ainsi que cela ressort de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes de mise en oeuvre, de réalisation et d'application qui viennent d'être décrits de façon plus explicite ; elle en embrasse au contraire toutes les variantes qui peuvent venir à l'esprit du technicien en la matière, sans s'écarter du cadre, ni de la portée, de la présente invention. REVENDICATIONS 1 - Installation pour la préparation de gaz -combus- tible par fermentation anaérobie comportant - un dispositif d'introduction des substrats ; - un dispositif de-récolte de résidu de fermentation ; - des tubulures de liaison et un tube collecteur des gaz produits par fermentation selon la Revendication 1 du Brevet principal, caractérisée en ce que la cuve pour le traitement des solides et la cuve pour le traitement des substrats dilués ne forment qu'une seule et même cuve (101, 121) séparée en deux enceintes - une enceinte (102, 129) pouf le traitement des solides et une enceinte (103, 128) pour le traitement des substrats dilués - par une cloison perforée (104, 122)-. 20- Installation selon la Revendication 1, caractérisée en ce que le dispositif d'introduction (106, 125) des matières solides, n'est plus nécessairement solidaire de la cuve de fermentation, mais est constitué d'un récipient pourvu d'un organe d'agitation et/ou de hachage et/ou de broyage et/ou de brassage (116, 126), les matières premières une fois fluidifiées étant dirigées à l'aide d'une. pompe et/ou d'un siphon ou analogue (127,117, 123) vers la cuve de fermentation dans 1'enceinte de traitement des solides (129, 102). 30- Installation seln la Revendication 2, caractérisée en ce que le dispositif d'introduction de matières solides peut être ainsi avantageusement muni d'un agitateur à hélice (126) ou d'un broyeur à manivelle ou d'une pompe hacheuse (116). 4 - Installation selon l'une quelconque des Revendications 1 à 3, caractérisée en ce que le jus de dilution des matières solides est amené dans le dispositif d'intro -duction (106, 125) à partir de l'enceinte (103, 128) pour le traitement des substrats dilués. 5 - Installation selon la Revendication 4, caractérisée en ce que le jus de dilution qui provient de l'en- ceinte pour le traitement des substrats dilués, est stocké dans un réservoir intermédiaire (108) et alimente le dispositif d'introduction, à la demande, par gravité. 6 - Installation selon l'une quelconque des Revendications 1 à 5, caractérisée en ce que le dispositif de récolte (115) du résidu de fermentation se trouve à l'intérieur de l'enceinte (103) de traitement des solides et se compose d'une hélice et/ou d'une vis d'Archimède et/ou de rouleaux d'entrainement. 7 - Installation selon l'une quelconque des Revendications I à 5, caractérisée en ce que le dispositif de récolte (124) constitue une partie de séparation de deux enceintes (128, 129) et secaripose de deux vis d'arrachement (138) et d'une vis d'évacuation (139). 80- Installation selon l'une quelconque des Revendications 1 à 7, caractérisée en ce que la cuve de fermentation (101, 121) et notamment l'enceinte du traitement des solides (129, 102) est surmontée d'un gazomètre (112, 131) à toit rigide (118, 132) et à parois souples (119, 134) du type soufflet. 90- Procédé de préparation des gaz combustibles par fermentation anaérobie selon la Revendication 8 du Brevet principal caractérisé en outre en ce que le jus de fermentation contenu dans l'enceinte de traitement des substrats dilués est traité en vue d'éliminer le C02 en autres impuretés gazeuses solubles. 10 - Procédé selon la Revendication 9, caractérisé en ce que ledit traitement peut être effectué par recirculation et/ou le brassage dans un récipient approprié.