Brevet FR2551457A2 — publié le 19850308

FR 2551457 A2 19850308 FR 8319154 A 19831130 La présente invention a pour objet un procédé et uns installation pour réaliser la dagradation en milieu anaérobie de produits, sous-produits et déchets organiques d'origine humaine, animale et/ou végétale. Plus particulièrement, l'invention a pour objet un procédé et une installation perfectionnés pour réaliser une méthanisation en continu de composés organiques solides et/ou liquides. Dans le brevet principal, on a décrit un procédé pour réaliser une dégradation en milieu anaérobie, par exemple une méthanogénèse, de produits, sous-produits ou déchets organiques d'origine humaine, animale et/ou végétale consistant à alimenter lesdits produits à dégrader dans une enceinte fermée, après avoir éventuellement ensemence lesdits produits avec un susbtrat convenable, à imposer auxdits produits un sens de circulation dans ladite enceinte, à recueillir le gaz produit appelé biogaz dégagé au-dessus de ladite masse de produits et à évacuer les produits dégradés. Ce procédé décrit divers moyens pour obtenir une poussée pneumatique du substrat et une homogénéisation de celui-ci pour réaliser une circulation dirigée forcée et une bonne fluidisation de celui-ci. Ces moyens comprennent l'alimentation ou l'évacua- tion des produits pneumatiquement de préférence à travers des siphons, par poussée pneumatique; la provocation de variations brutales de pression de gaz contenu dans l'enceinte ferméeen combinaison avec une réintroduction du biogaz dans la masse de produits présents dans ltenceinte. On décrit également dans le procédé faisant l'objet du brevet principal une insufflation de biogaz par jets brefs et successifs par des conduits débouchant dans le fond de la cuve de fermentation. On produisait ainsi une insufflation de gaz simultanée dans la totalité du fond de la cuve de fermentation par l'émission de jets brefs par intermittence. Il est maintenant apparu au cours de recherches complémentaires que cette insufflation simultanée dans la totalité de la cuve de fermentation à laide de jets brefs et successifs dans le temps n'aboutissait pas au résultat escompté de telle sorte que la fluidisation était souvent imparfaite .D'autre part, il a pu être constaté au cours de ces recherches que la densité du substrat varie depuis le puits d'alimentation jusqu'au puits d'évacuation de telle sorte qutune injection uniforme de biogaz dans toute la cuve de fermentation est inadaptée en ce qu'elle ne tient pas du tout compte de cette différence de densité. La présente invention a donc pour but d'éliminer les inconvénients du procédé et de l'installation objet du brevet principal. Ainsi, selon l'invention du présent certificat d'addition, on fournit un procédé du type décrit dans le brevet principal, caractérisé en ce qu'on subdivise l'enceinteenune pluralité de secteurs; et en ce qu'on injecte par intermittence du biogaz dans chacun desdits secteurs sous une pression et pendant une période de temps prédéterminés , réglables en fonction de la densité des produits dans ledit secteur. Ainsi, selon la présente invention, on adapte la pression d'injection du biogaz et la durée de l'injection en fonction de la densité actuelle des produits solide ou du substrat dans le secteur d'injection. On comprend donc aisément qu'on obtient avec l'invention une fluidisation parfaite des produits au cours de leur circulation dans la cuve de fermentation. D'autre part, selon une caractéristique avantageuse du procédé de l'invention, on réintroduit du biogaz dans chaque secteur successivement , c'est-à-dire de manière décalée dans le temps, de sorte à obtenir une rotation de l'injection de biogaz dans l'enceinte, d'un secteur à l'autre. Cette rotation peut être régulière ou irrégulière. Selon une caractéristique particulière du procédé selon l'invention, on prévoit un réservoir de stockage de biogaz sous haute pression en amont de 11 enceinte de fermentation, la pression étant au moins égale à la pression d'injection dans le secteur où la densité des produits est la plus élevée. Egalement avantageusement, selon le procédé de l'invention, l'injection de biogaz est programmée. Cette programmation peut être réalisée par tout moyen connu de l'homme du métier et en particulier par microprocesseur ou par ordinateur L'invention concerne également une installation du type décrit dans le brevet principal et caractérisée en ce qu'elle comprend une pluralité de conduits d'injection de biogaz dans l'enceinte ou cuve de fermentation, latéralement espacés entre eux et disposés au moins dans la majorité de ladite cuve, lesdits conduits étant alimentés en biogaz individuellement ou en groupes par des vannes indépendantes de manière à subdiviser ainsi la cuve de fermentation en secteurs indépendamment alimentés en biogaz. Selon une caractéristique avantageuse de l'installation selon l'invention, le circuit d'injection du biogaz comprend un caisson de stockage de biogaz sous pression dans lequel le biogaz est emmagasiné jusqutà l'obtention d'une pression au moins égale à la pression la plus élevée requise dans les secteurs de la cuve Selon l'invention, chaque vanne est prévue de manière à délivrer une pression fonction de la densité des produits dans le secteur associé. L'installation selon l'invention comprend également selon un mode de réalisation préféré, un dispositif de commande programmée de chaque vanne de chaque secteur. Selon un autre mode de réalisation particulièrement avantageux de l'installation selon l'invention, celle-ci comprend un conduit d'injection du biogaz au sommet de la cuve de fermentation pourvu d'une vanne appropriée, afin de réaliser une poussée pneumatique dans la cuve de fermentation avantageusement réalisée simultanément à l'extraction de produits de la cuve de fermentation par exemple en direction du puits d'évacuation. D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention apparaitront clairement à la lumière de la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 représente schématiquement une installation montrant en coupe axiale la cuve de fermentation représentée à la figure 2 mais avec les puits d'alimentation et d'évacuation des produits diamétralement opposés pour plus de clarté alors qu'à la figure 2 ils sont représentés côte à côte, et - la figure 2 représente une vue en coupe transversale et de dessus du fond de la cuve de fermentation. En référence aux figures 1 et 2, une installation selon l'invention comprend un réacteur 1 ayant une cuve 2 de fermentation anaérobie divisée verticalement par une cloison transversale 3 en deux parties, une première partie étant reliée à un puits d'alimentation 4 et une deuxième partie étant reliée à un puits d'évacuation 5 à travers respectivement un premier siphon 6 et un second siphon 7, conformement au brevet principal. Cette installation comprend également une sortie de gaz ou biogaz formée par un conduit 8 comportant une vanne 10 d'évacuation du biogaz, ledit conduit 8 étant relié par l'intermédiaire d'une vanne 10 à un récipient 12 formant gazomètre et dont la sortie 14 se subdivise en deux conduits 14a et 14b, le conduit 14a étant relié à un dispositif de consommation de biogaz qui peut être par exemple un brûleur, etc. Le conduit de dérivation 14b est pourvu d'un compresseur 16 dont la sortie 18 se subdivise en plusieurs conduits de dérivation 20, 22 . Le conduit de dérivation 20 alimente par exemple encore par une subdivision deux vannes indépendantes 24,26 commandant l'injection du biogaz respectivement vers le sommet du puits d'alimentation 4 et vers le sommet de la cuve de fermentation 2.L'autre conduit de subdivision 22 se subdivise à son tour pour alimenter en biogaz directement du compresseur 16 par la dérivation 22 a le sommet du puits d'évacuation 5 par l'intermédiaire d'une vanne 28. Une autre subdivision 22b du conduit 22a est reliée par une conduite 30 à une pluralité de conduits que l'on voit clairement à la figure 2 numérotés respectivement 32,34,36,38,40,42,44,46,48 50,52,54,56,58,60,62 débouchant dans le fond de la cuve 2 de fermentation et constitués par des tubes de section appropriée pourvus longitudinalement d'une pluralité d'orifices d'injection. Chaque conduit comporte une vanne associée. Selon la présente invention, cette pluralité de conduits 32 à 62 est alimentée en biogaz individuellement ou en groupes (ici deux par deux), comme cela se voit bien à la figure 2, par des vannes indépendantes 64,66,68,70,72,74,76,78 de manière à subdiviser la cuve en secteurs indépendamment alimentés en biogaz. Les secteurs sont ici matérialisés symboliquement par la présence des lignes pointillées 80,82, 84,86,88,90,92 que l'on voit bien à la figure 2. On notera que les conduits de réinjection de biogaz dans la cuve sont latéralement espacés entre eux et disposés au moins dans la majorité de la cuve, de préférence de façon régulière comme présenté. La forme des conduits 32 - 62 fait partie de l'invention. Selon la présente invention, chaque vanne 64 à 78 est prévue de manière à délivrer une pression fonction de la densité des produits dans le secteur associé. D'autre part, chaque vanne est commandée de préférence selon l'invention par un dispositif de commande programmée (non représenté), de telle sorte qu'on injecte par intermittence du biogaz dans chacun des secteurs de la cuve 2 sous pression et pendant une période de temps prédéterminés, réglables en fonction de la densité des produits dans son secteur associé. Egalement selon un mode de réalisation avantageux de l'invention, le circuit d'injection de biogaz (conduits 22, 30) comprend un caisson 100 de stockage de biogaz sous pression dans lequel le biogaz est emmagasiné jusqu'à obtention d'une pression au moins égale à la pression la plus élevée requise dans l'un des secteurs de la cuve (2). Par pression d'injection en fonction de la dentité des produits dans un secteur donné, on entend que la pression d'injection est suffisante pour produire une fluidisation de la masse des produits ayant ladite densité. On notera que la présence de ce réservoir de stockage 100 de biogaz sous pression élevée permet de mani-ère inattendue d'utiliser un compresseur 16 de faible capacité, ctest-à-dire de faible coefficient de compression. On notera par ailleurs que selon la présente invention par le conduit 20b de réinjection de biogaz par l'intermédiaire de la vanne 26 on peut réaliser une poussée pneumatique au sommet de la cuve 2 de manière à évacuer les produits solides circulant sur le fond du réacteur vers le puits d'évacuation 5. Egalement on notera que la vanne 10 d'évacuation du biogaz dans la cuve 2 est une vanne quelconque . Il peut s'agir d'une vanne commandée hydrauliquement, pneumatiquement ou électriquement ou même une vanne ou valve hydraulique. Ainsi, cette installation permet de réaliser le procédé précédemment indiqué, à savoir qu'on obtient une subdivision de la cuve 2,ou enceinte de fermentation, fermée, en une pluralité de secteurs. En vue de réaliser une fluidisation parfaite ou homogène des produits solides ou substrats dans la cuve 2 , on injecte par intermittence du biogaz dans chacun des secteurs sous une pression et pendant une période de temps prédéterminées, réglables en fonction de la densité des produits dans ledit secteur associé. De même, selon une caractéristique avantageuse de l'invention, on injecte du biogaz dans chaque secteur successivement de manière décalée-dans le temps de sorte à obtenir une rotation de l'injection de biogaz dans l'enceinte d'un secteur à l'autre depuis le puits Zalimen- tation 4 jusqu'au puits d'évacuation 5. De même, et grâce au dispositif de programmation, on obtient une injection programmée. Cette programmation peut d'ailleurs être asservie automatiquement à des moyens de détection d'un manque de fluidité dans l'un des secteurs de la cuve 2 de manière à commander immédiatement une injection dans ledit secteur. Selon une autre caractéristique de l'invention, on effectue la poussée pneumatique dans le puits d'alimentation 4 simultanément à la commande de l'ouverture de la vanne 10 d'évacuation de biogaz produit dans la cuve 2 et de même on effectue la poussée pneumatique dans le puits d'évacuation 5 simultanément à l t injection de biogaz par la vanne 26 au sommet de la cuve 2. Ainsi selon l'invention, l'obtention d'une fluidisation pratiquement parfaite des produits ou substrat même à teneur élevée en matière solide comme le fumier ou dechets urbains, permet une simplification de la technologie de la fabrication du fond de la cuve de fermentation en permettant par exemple d'en diminuer la pente ce qui se traduit par un coût de cuverie moins élevé. D'autre part on obtient naturellement un meilleur rendement en biogaz. REVENI)ICATIONS 1.- Procédé pour réaliser une dégradation en milieu anaérobie, par exemple une méthanogénèse, de produits , sous-produits ou déchets organiques d'origine humaine, animale et/ou végétale consistant à alimenter lesdits produits à dégrader dans une enceinte fermée, après avoir éventuellement ensemencé lesdits produits avec un substrat convenable, à imposer auxdits produits un sens de circulation dans ladite enceinte, à recueillir le gaz produit appelé biogaz dégagé au-dessus de ladite masse de produits et à évacuer les produits dégradés, avec une réintroduction du biogaz dans la masse de produits présents dans l'enceinte, selon l'une quelconque des revendications de procédé du brevet principal, caractérisé en ce que lton subdivise ladite enceinte en une pluralité de secteurs, et en ce qu'on injecte par intermittence du biogaz dans chacun desdits secteurs sous une pression et pendant une période de temps prédéterminés, réglables en fonction de la densité des produits dans le secteur associé. 2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce quton injecte du biogaztdans chaque secteur successivement , de manière décalée dans le temps de sorte à obtenir une rotation de l'injection de biogaz dans l'enceinte d'un secteur à l'autre. 3.- Procédé selon la revendication I ou 2, caractérisée en ce qu'on prévoit un réservoir de stockage de biogaz sous haute pression en amont de l'enceinte de fermentation, la pression étant au moins égale à la pression d'injection dans le secteur de densité la plus élevée. 4.- Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'injection est programmées de préférence en étant également asservie automatiquement à la détection d'un manque de fluidité. 5.- Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'on effectue la poussée pneumatique à ltentrée de l'enceinte simultanément à la commande de l'ouverture de la vanne d'évacuation de biogaz produit dans 11 enceinte tandis qu'on effectue la poussée pneumatique à la sortie de l'enceinte simultanément à 11 injection de biogaz au sommet de l'enceinte. 6.- Installation pour réaliser une dégradation en milieu anaérobie, par exemple une méthanogénèse, de produits , sous-produits ou déchets organiques d'origine humaine, animale et/ou végétale du type comprenant- un réacteur ayant une cuve de fermentation anaérobie divisée vertisalement en deux parties, une première partie étant reliée à l'entrée dus produits dans ladite cuve, la seconde partie étant reliée à la sortie des produits fermentés, une sortie de gaz ou biogaz reliée notamment à un récipient formant gazomètre à travers une vanne selon l'une quelconque des revendications d'installation du brevet principal, caractérisée en ce qu'elle comprend une pluralité de conduits (32 à 62) de réinjection de biogaz dans la cuve (2) de fermentation, latéralement espacés entre eux et disposés au moins dans la majorité de la cuve (2), lesdits conduits étant alimentés en biogaz individuellement ou en groupes par des vannes indépendantes (64 à 78) de manière à subdiviser ainsi la cuve de fermentation (2) en secteurs indépendamment alimentés en biogaz. 7.- Installation se lon la revendication 6, caractérisée en ce que le circuit d'injection du biogaz comprend un caisson (100) de stockage du biogaz sous pression dans lequel le biogaz est emmagasiné jusqu'à l'obtention d'une pression au moins égale à la pression la plus élevée requise dans l'un des secteurs de la cuve (2) 8.- Installation selon la revendication 6 ou 7, caractérisée en ce que chaque vanne (64 à 78) est prévue de manière à délivrer une pression fonction de la densité dans le secteur associé 9.- Installation selon l'une des revendications 6 à 8, caractérisée en ce qu'elle comprend un dispositif de commande programmée de chaque vanne (64 à 78) de chaque secteur pour l'injection du biogaz dans chaque secteur successivement de manière décalée dans le temps. 10.- Installation selon l'une des revendications 6 à 9, caractérisée en ce que le circuit d'injection de biogaz comprend un conduit (20b) d'injection de biogaz au sommet de la cuve (2) de fermentation, comportant une vanne propre (26), pour réaliser une poussée pneumatique dans la cuve (2) de fermentation.