Brevet FR2549463A1 — publié le 19850125

INSTALLATION POUR LA PRODUCTION DE GAZ PAR FERMENTATION DE MATIERES ORGANIQUES La présente invention a pour objet une installation pour la production de gaz par fermentation de matières organiques. Il est connu de produire un gaz à forte teneur en méthane par fermentation de matières organiques, en condition anaérobie dans un digesteur, après broyage, brassage et oxygénation. Les installations traditionnelles sont le plus souvent constituées par un digesteur vertical dans lequel la récupération de gaz se fait à la partie supérieure, ce digesteur étant équipé de moyens d'alimentation en masse fermentescible et de moyens d'alimentation de la masse épuisée en fin de réaction. Certains digesteurs comprennent également des moyens de brassage, et des moyens évitant la formation d'une croûte en surface qui pourrait se traduire par une accumulation de gaz et par suite par une explosion détériorant l'installation et dangereuse pour l'environnement. Néanmoins, dans les installations traditionnelles, il n'est pas possible de s'assurer que la matière extraite du digesteur correspond bien à de la matière dont les capacités de fermentation sont épuisées. A ce sujet, il faut noter qu'une masse fermentescible est active pendant sept jours en phase thermophile et pendant dix sept jours en phase mésophile. La présente invention vise à remédier à ces inconvénients. A cet effet, dans l'installation qu'elle concerne, du type comprenant un digesteur dans lequel la réaction est conduite en condition anaérobie, constitué par une cuve disposée verticalement équipée de moyens d'alimentation en masse fermentescible et d'évacuation de la masse épuisée, la cuve comprend quatre compartiments délimités par trois cloisons de dimensions et de formes telles que les cloisons séparant les premier et deuxième compartiments et les troisième et quatrième compartiments soient de même hauteur et s'étendent jusqu'au fond de la cuve, mais non jusqu'à la paroi supérieure de celle-ci, tandis que la cloison séparant les deuxième et troisième compartiments comprend un bord inférieur situé au-dessus du fond de la cuve et un bord supérieur situé au-dessus des bords supérieurs des deux cloisons précitées, les tubulures d'amenée de matière fermentescible et d'évacuation de matière épuisée débouchant, respectivement, dans les premier et qua trième compartiments à proximité du fond de ceux-ci. Un tel agencement crée un système de chicanes contraignant la masse fermentescible à passer successivement dans les premier, second, troisième et quatrième compartiments entre son moment d'intrF duction dans le digesteur et son moment de soutirage de oel;ui-ci. Lorsque le digesteur est en période d'utilisati#n, le niveau de la masse fermentescible correspond au niveau des bords supérieur des parois séparant les premier et second compartiment d'une part, et les troisième et quatrième compartiments d'autre part Pour renouveler une certaine quantité de la masse fermer tescible, il suffit de soutirer dans le quatrième compartiment une quan- tité de masse correspondant au volume à remplacer.Il est ensuite proche dé à l'introduction de masse fermentescible à la base du premier compartiment qui, par débordement, alimente le second compartiment, wi alimente lui-même par son extrémité inférieure le troisième comparti- ment duquel la matière déborde dans le quatrième compartiment, jusqu ce que le niveau soit rétabli dans les quatre compartiments. Il est à noter que le fait que la cloison entre les second et troisième compartiments soit plus haute et que les autres cloisons, évite tout risque de passage direct de la masse réactionnelle du premier au troisième ou au quatrième compartiment. De toute façon, l'invention sera bien comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé repro sentant, à titre d'exemples non limitatifs, deux formes d'exécution de cette installation Figure 1 est une vue en coupe transversale du premier digesteur Figure 2 en est une vue en coupe longithale selon la ligne 2-2 de figure 1, en période de production de gaz Figures 3 et 4 sont deux vues similaires à celles de figure 2, en période de remplacement d'une partie de la masse réactionnelle, Figure 5 est une vue en perspective partielle arrachée d'un deuxième digesteur. Le digesteur (2), représenté aux figures 1 à 4, possède me forme générale cylindrique, et est destiné à occuper une position vertib le. La partie supérieure (3) de ce digesteur forme une coupole ou le gaz est récupéré, et d'où il est évacué par l'intermédiaire d'un clapet (4). Selon la caractéristique essentielle de l'invention, le volume utile de ce digesteur est séparé en quatre compartiments verticaux principaux par l'intermédiaire de trois cloisons (5, 6 et 7). Les deux cloisons (5) et (7) sont en forme de surfaces cylindri ques tournées vers l'intérieur, dont les bords sont solidaires de la paroi de la cuve, et occupent une position symétrique par rapport au centre du digesteur. La cloison (6) est, pour sa part, plane et occupe une position sensiblement diamétrale et centrale sans contact avec les cloisons (5) et (7). Ces trois cloisons délimitent quatre compartiments (S, 9, 10 et 11). Comme montré notamment aux figures 2 à 4, les deux cloisons (5) et (7) ont la même hauteur et s'étendent jusqu'au fond du digesteur. Pour sa part, la cloison (6) est décalée axialement par rapport aux deux autres cloisons, de telle sorte que son bord inférieur (12) soit situé au-dessus du fond du digesteur et que son bord supérieur (13) soit situé au-dessus du bord supérieur des deux cloisons (5) et (7). Dans l'enveloppe du digesteur débouchent deux tubulures, respectivement (14) pour l'alimentation en masse réactionnelle, dans le compartiment (8), et (15) dans le compartiment (Il) servant à l'évacuation de la masse épuisée. Ce digesteur comprend également, de façon connue, des éléments (16) en forme d'entonnoirs ménagés légèrement en-dessous du bord supérieur des cloisons (5) et (7), évitant la formation de croûte et permettant le recyclage de celle-ci par l'intermédiaire de tubulures (17) qui les prolongent. Il faut également noter qu'un certain nombre de piquages permettent une circulation de fluide dans les différents compartiments, afin d'assurer un brassage favorable à la fermentation. Les piquages (18, 19) assurent le recyclage des boues à partir de l'entonnoir situé dans le premier compartiment, les piquages (20, 21) assurent le recyclage à partir d'un entonnoir situé dans le troisième compartiment et les piquages (22, 23) assurent un recyclage à partir d'un entonnoir situé dans le quatrieme compartiment. En conditions normales de fonctionnement, le digesteur se trouve dans la position représentée à la figure 2 dans laquelle le niveau de la masse fermentescible est situé au niveau du bord supérieur des cloisons (5) et (7). Pour réaliser le renouvellement d'une certaine quantité de masse fermentescible, il suffit de réaliser le soutirage du volume souhaité dans le compartiment (11), comme montré à la figure 3, puis de réaliser l'introduction de matière fermentescible neuve à la base du premier compartiment (8). Par débordement, ce premier compartiment réalise l'alimentation du second compartiment qui alimente lui-même, par son extrémité basse, le troisième compartiment qui déborde dans le quatrième compartiment, comme montré à la figure 4. Il ressort également de cette figure que la masse réactionnelle ne peut pas passer directement du premier compartiment (8) dans le quatrième compartiment (11) du fait que le bord (13) de la cloison (6) est surélevé par rapport au bord des cloisons (5) et (7). On est ainsi certain que la masse réactionnelle évacuée correspond à la fraction la plus ancienne introduite dans le digesteur. D'autres éléments de ce digesteur, notamment les différents piquages correspondant aux prises de pression ou de température relevant de la technique connue, ne sont pas référencés au dessin. La figure 5 représente une variante de ce digesteur particulièrement intéressante dans le cas d'installations de grandes tailles. Dans ce cas, les différents compartiments sont séparés par trois cloisons, à savoir deux cloisons (24) et (25) en forme de surfaces cylindriques symétriques et tournées vers l'intérieur, comme dans la forme d'exécution précédente, reliées par une cloison plane (26) occupant une position sensiblement diamétrale. La cloison (26) joue alors un rôle d'entretoise entre les deux cloisons (24) et (25). Comme montré au dessin, les cloisons (24) et (25) présentent chacune un bord supérieur dont une partie (24a, 25a) respectivement, est située au même niveau que le bord supérieur (26a) de la cloison (26), dans les zones adjacentes, respectivement au troisième compartiment et au second compartiment, et dont une partie, respectivement (24b), (25b) est située plus bas que les parties mentionnées précédemment dans les zones adjacentes au deuxième et au troisième compartiments respectivement. Comme dans le cas précédent, les parois (24) et (25) s'étendent jusqu'au fond du digesteur, tandis que le bord inférieur de la paroi (26) est situé au-dessus du fond de celui-ci. La circulation de liquide réactionnel s'effectue exactement de la même façon que précédemment. Comme il ressort de ce qui précède, l'invention apporte une grande amélioration à la technique existante en fournissant une installation de fermentation de matières organiques, assurant une utilisation optimale de la masse réactionnelle, puisque celle-ci n'est soutirée qu'après épuisement. Comme il va de soi, l'invention ne se limite pas aux seules formes d'exécution de ce digesteur, décrites ci-dessus à titre d'exem ples ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes de réalisation. C'est ainsi notamment que la forme et la position des cloisons pourraient être différentes ou encore que le nombre de cloisons et, par suite, de compartiments pourrait être différent sans que l'on sorte pour autant du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. - Installation pour la production de gaz par fermentation de matières organiques, du type comprenant un digesteur dans lequel la réaction est conduite en condition anaérobie, constitué par une cuve disposée verticalement équipée de moyens d'alimentation en masse fermentescible et d'évacuation de la masse épuisée, caractérisée en ce que la cuve comprend quatre compartiments (8, 11) délimités par trois cloisons de dimensions et de formes telles que les cloisons (5, 7) séparant les premier et deuxième compartiments et les troisième et quatrième compartiments soient de même hauteur et s'étendent jusqu'au fond de la cuve, mais non jusqu'à la paroi supérieure de celle-ci, tandis que la cloison (6) séparant les deuxième et troisième compartiments comprend un bord inférieur (12) situé au-dessus du fond de la cuve et un bord supérieur (13) situé au-dessus des bords supérieurs des deux cloisons (5, 7) précitées, les tubulures d'amenée de matière fermentescible et d'évacuation de matière épuisée débouchant, respectivement, dans les premier et quatrième compartiments à proximité du fond de ceux-ci. 2. - Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que les cloisons (5, 7) entre les premier et second compartiments (8, 9) d'une part et les troisième et quatrième compartiments (10, 11) d'autre part, sont constitués par des surfaces cylindriques tournées vers l'intérieur, dont les bords sont solidaires de la paroi de la cuve et qui sont sensiblement symétriques par rapport à l'axe du digesteur, tandis que la cloison (6) entre les second et troisième compartiments (9, 10) est plane et occupe une position sensiblement diamétrale, sans contact avec les deux autres cloisons. 3. - Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que les cloisons (24, 25) entre les premier et second compartiments d'une part et les troisième et quatrième compartiments d'autre part, sont constituées par des surfaces cylindriques tournées vers l'intérieur, dont les bords sont solidaires de la paroi de la cuve, et qui sont sensiblement symétriques par rapport à l'axe du digesteur, tandis que la cloison (26) entre les second et troisième compartiments est plane, occupe une position sensiblement diamétrale et relie les deux cloisons précitées, chacune des deux premières cloisons (24, 25) présentant un bord supérieur dont une partie (24a, 25a) est située au même niveau que le bord supé rieur (26a) de la cloison centrale (26), respectivement dans les zones adjacentes au troisième et au second compartiment, et dont une partie (24b, 25b) est située plus bas, dans les zones adjacentes au second et au troisième compartiment respectivement.