Brevet FR2536240A1 — publié le 19840525

La fermentation anaérobie, c'est-3-dire en absence d'air ou d'o xygène, de déchets organiques d'origine diverse (végétale ou animale) mais caractérisée par un taux de matières sèches supérieur è 15 % environ (fumier par exemple) fournit un gaz è forte proportion de méthane, qui a donc une certaine valeur énergétique. Les boues recueillies après cette fermentation peuvent etre utilisées comme engrais. De plus, le traitement s'accompagne d'une réduction importante de la charge polluante (environ 80 %). Cette fermentation (ou digestion) s'effectue grâce à un ensemble de populations bactériennes qui dégradent les molécules organiques complexes en molécules plus simples, puis en dioxyde de carbone (C02) et en méthane (CH4). Cette fermentation est réalisée dans une enceinte étanche à l'air appelle "digesteur". Celui-ci est chargé en matières fermentescibles, puis fermé dtune manière étanche. Il est déchargé quand le potentiel méthanogène des matières est épuisé (environ 6 semaines). Les conditions nécessaires d1anaérobiose initiale sont obtenues par l'autoconsommation des matières introduites qui ont une forte D.B.O. On peut les améliorer en faisant initialement le vide dans le digesteur. Les installations de ce type comportent généralement plusieurs cuves de telle sorte qu'on arrive à une production à peu près constante de biogaz. Nais cette méthode présente quelques inconvénients - nécessité de disposer de plusieurs cuves (investissement important), - - opérations longues et pénibles de chargement et déchargement de quan tités importantes de fumier, - nécessité de stocker celui-ci pendant de longues périodes avant intro duction dans une cuve libre (2 semaines pour un ensemble de 3 cuves), ce qui provoque une pré-fermentationaérobie trop importante, donc une ré- duction du pouvoir méthanogène. L'appareil que l'on va décrire doit permettre de traiter en continu les fumiers de diverses origines, en évitant les inconvénients que nous venons d'énumérer et en augmentant le rendement du système. I1 se compose essentiellement - d'un corps équipé de deux sas, l'un pour y introduire les déchet l'autre pour les en enlever, - d'un système de déplacement des déchets entre les deux sas. Une réalisation possible est la suivante Le corps est un cylindre à axe horizontal ou légèrement incliné, dans lequel tourne une vis sans fin pouvant être actionnée de l'extérieur sans nuire à l'étanchéité du corps. A une extrémité de ce cylindre se trouve le sas d'entre et a l'autre le sas de sortie. Le long de la génératrice supdrieure du corps est disposée une goulotte qui recueille le gaz produit. De mime, le long de la génératrice inférieure est disposée une goulotte qui recueille le bouillon existant ou celui qui a été produit. Une pompe permet de- faire le vide dans chacun des deux sas. Un 3eu de robinets permet d'y introduire soit de l'air extérieur, soit du gaz contenu dans le corps de l'appareil Une autre pompe permet de transférer du bouillon contenu dans la goulotte inférieure vers le sas d'entrée et ainsi d'ensemencer an bac- téries anaérobies les déchets fratchement introduits. Le fonctionnement de lappareil est le suivant Au cours du premier chargement, on introduit dans le sas entrée une certaine quantité de matières fraîches. On soutire l'air du sas et du corps de l'appareil On arrose les matières avec du bouillon obtenu par ailleurs. Après un certain temps, de ltordre de 24 heures, au cours desquelles les matières ont commencé à subir un début de fermen- tation, on met en cowmaXnication le sas et le corps de l'appareil Les matières fermentées tombent alors dans le corps. On referme le sas en attendant une nouvelle utilisation. Les chargements ultérieurs se font ensuite périodiquemént, par exemple, tous les deux jours On introduit dans le sas d'entrée une nouvelle quantité de déchets frais. On fait le vide dans le sas, et par le jeu de robinets on met en communication l'atmosphère du corps et celle du sas qui content alors du gaz produit par le début de fermentation. Avant d'ouvrir la porte de communication entre le corps et le sas, on fait tourner la vis sans fin de manière à déplacer les déchets qui sont déjà dans le corps et à rendre disponible la place située devant le sas. On peut alors ouvrir la porte de communication s les déchets tombent dans le corps. On referme la porte de communication On peut alors arroser les nouveaux déchets avec du bouillon. Le corps contient alors deux "doses" de déchets à deux stades de fermentation. On recommence périodiquement l'opération jusqu'd ce qu'au bout de 40 jours environ la dose initiale ait parcouru la longueur du cylindre et se trouve en face du sas de sortie. Elle a alors épuisé son potentiel méthanogène et peut donc être extraite du digesteur. On fait alors le vide dans le sas, puis on met son atmosphère en communication avec celle du corps. On ouvre la porte de communication pour faire tomber les déchets dans le sas et on la referme. On transfère le gaz contenu dans le sas vers le-corps du digesteur puis on admet l'air extérieur dans le sas qui peut alors être ouvert. On récupère alors les boues : le fumier issu du digesteur a perdu plus de 50~% de sa matière sèche et a vu sa charge polluante réduite d'environ 80 %, sans perdre aucune de ses qualités d'engrais. On fait alors avancer l'ensemble des doses afin de libérer la case d'entrée et d'y introduire une dose fratche. A ce stade, le corps de l'appareil se trouve rempli de doses de déchets organiques à divers stades de leur digestion. On a donc bien réalisé un digesteur à marche continue. Une dose mettant en théorie 40 jours pour accomplir son cycle de fermentation et la périodicité d'introduction des doses étant tous les n jours, le nombre de doses en cours de digestion est égal à 40/n. Ceci détermine le nombre de "cases" définies par la vis sans fin, donc le pas de celle-ci. Un autre exemple de réalisation consiste en un corps ayant la forme d'un cylindre à axe vertical et de faible épaisseur (genre botte de camembert). L'organe assurant le déplacement des doses de déchets est une sorte d'étoile formée de cloisons radiales solidaires d'un moyeu central. le sas d'entrée et le sas de sortie sont disposes l'un au-dessus de l'autre en un point quelconque de la circonférence. Les goulottes de récupération du gaz ou du bouillon peuvent être remplacées par des doubles cloisons. REVENDICATIONS 1. Appareil destiné à la fermentation anaérobie de déchets organiques d'origine animale ou végétale contenant au moins 15 % de matières sèches, caractérisé par son étanchéité à l'air extérieur et par la présence des éléments suivants - un sas permettant d'introduire des déchets frais dans l'appareil sans y introduire de l'air, - un sas permettant d'extraire les déchets complétement fermentés sans introduire d'air dans l'appareil. - un système permettant de faire progresser les déchets, arrivés à différents stades de fermentation, entre les deux sas. - un système pneumatique formé d'une pompe et d'une robinetterie associée, qui permet d'éliminer l'air de chacun des sas et de le remplacer par du gaz produit. - une tubulure de récupération du gaz produit. 2. Appareil suivant la revendication 1 caractérisé par une pompe qui permet d'asperger les déchets fralchement introduit avec du bouillon de culture en vue de faire démarrer la fermentation anaérobie.