EP2190791A2 - Method for continuous processing of solid organic products and installation for continuous processing of solid organic products - Google Patents

Method for continuous processing of solid organic products and installation for continuous processing of solid organic products

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Publication number
EP2190791A2
EP2190791A2 EP08836087A EP08836087A EP2190791A2 EP 2190791 A2 EP2190791 A2 EP 2190791A2 EP 08836087 A EP08836087 A EP 08836087A EP 08836087 A EP08836087 A EP 08836087A EP 2190791 A2 EP2190791 A2 EP 2190791A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
treated
reactor
solid organic
hydrolysis
solid
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP08836087A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Pierre Buffiere
Sylvain Frederic
Damien Delhomme
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Naskeo Environnement
Institut National de la Recherche Agronomique INRA
Original Assignee
Naskeo Environnement
Institut National de la Recherche Agronomique INRA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Naskeo Environnement, Institut National de la Recherche Agronomique INRA filed Critical Naskeo Environnement
Publication of EP2190791A2 publication Critical patent/EP2190791A2/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F3/00Biological treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F3/28Anaerobic digestion processes
    • C02F3/286Anaerobic digestion processes including two or more steps
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12MAPPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M21/00Bioreactors or fermenters specially adapted for specific uses
    • C12M21/04Bioreactors or fermenters specially adapted for specific uses for producing gas, e.g. biogas
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12MAPPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M23/00Constructional details, e.g. recesses, hinges
    • C12M23/58Reaction vessels connected in series or in parallel
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12MAPPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M45/00Means for pre-treatment of biological substances
    • C12M45/04Phase separators; Separation of non fermentable material; Fractionation
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12MAPPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M45/00Means for pre-treatment of biological substances
    • C12M45/06Means for pre-treatment of biological substances by chemical means or hydrolysis
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/30Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel

Definitions

  • the invention relates to a process for the continuous treatment of solid organic products in a hydrolysis reactor. More specifically, the invention relates to a process for the continuous treatment of solid organic products in which the residence time of the solids and the residence time of the liquids in the hydrolysis reactor are controlled and can be dissociated so as to optimize the treatment. solids. Controlled means that their values are chosen accurately by the user and are adjustable according to the needs.
  • the invention also relates to a treatment plant for the continuous treatment of solid organic products. The invention has applications in any industry generating organic products, including food industries.
  • Anaerobic digestion has been used for a very long time for the transformation of organic waste, soluble or solid, into biogas.
  • This technique is applied to the depollution of polluting loads, such as urban or industrial waste water loaded with biodegradable organic matter, or organic products in solid form, such as sewage sludge, household waste, biowaste, waste from agro-food industries, waste from different agricultural or forestry activities, energy crops.
  • Methanation is a complex biological process, involving several stages of decomposition of organic matter, including: hydrolysis, in which macromolecules are transformed into low molecular weight molecules and soluble; acidogenesis, in which low molecular weight molecules are converted to short chain organic acids, alcohols, hydrogen and other simple compounds; acetogenesis, in which the alcohols and organic acids are converted into acetic acid; methanogenesis, during which methane is formed, either from hydrogen or from acetic acid.
  • the treatment of solid charges by methanation requires, when carried out in a single step, a particularly long time. This is why it is known to carry out a treatment in two stages: on the one hand, hydrolysis and acidogenesis, which can rarely be dissociated, and, on the other hand, acetogenesis and methanogenesis, which can not be separated.
  • the first reaction step is the solid organic products processing step itself, the second step corresponding to the treatment of the liquid phase recovered at the end of the first treatment stage.
  • the solid organic processing stage is characterized by the production of organic acids and is generally accompanied by a decrease in the alkalinity of the medium and a decrease in pH if the medium is not sufficiently buffered.
  • the decrease in pH and the accumulation of organic acids result in a decrease in the overall biochemical activity of the system, such as enzymatic hydrolysis activity and acidogenic activity.
  • acid methanation often leads to a rise in alkalinity, since these acids are consumed to be converted into methane.
  • the treatment process capable of continuously treating solid organic products, the treatment being able to be modulated according to the nature of the solid organic products to be treated and the degradation rate of the desired solid organic products.
  • the rate of degradation of solid organic products can be fixed in particular according to its final destination, the law etc.
  • the invention proposes dissociating the residence times of the liquid and solid phases in the solids processing reactor, so as to be able to modulate them independently of one another in order to optimize the treatment.
  • the solids processing times are much longer than those of liquid discharges.
  • the liquid phase is separated from the solid phase.
  • the solid phase is at least partially recycled to the solid-state treatment reactor, which makes it possible to increase the residence time of the solids.
  • the liquid phase can be fed to a liquid treatment reactor to undergo anaerobic degradation of the dissolved organic compounds.
  • the treated liquid resulting from this treatment can be partly introduced into the solids treatment tank to modulate the residence time of the liquids.
  • a user produces solid waste and liquid waste, he can simultaneously and simultaneously process in the same place both types of waste, the interconnection between the two tanks making it possible to optimize the treatment of the products.
  • solid organic solid organic.
  • the liquid treated at the outlet of the liquid waste treatment tank is characterized by a low content of residual organic pollution and a high alkalinity. Feeding the solids treatment tank treated liquid, through which said liquid will percolate or be mixed, allows to evacuate the solubilized elements from hydrolysis and acidogenesis.
  • the high alkalinity of the treated liquid makes it possible to counteract the drop in alkalinity due to acidogenesis within the mass of solids, which makes it possible to maintain the solubilization and acidogenesis rate of said solids. solid at a high level. It is thus possible to regulate the alkalinity in the solids treatment tank by controlling the treated liquid recycling rate to the alkalinity level at the outlet of the tank. It is also possible to add alkaline compounds to the treated liquid reinjected. The liquid that has passed through the solids treatment tank is then loaded into soluble molecules derived from acidogenesis and is returned to the anaerobic treatment tank of the liquid discharges.
  • the subject of the invention is therefore a process for the continuous treatment of solid organic products in which solid organic products are treated in a hydrolysis reactor, characterized in that a fraction of treated liquid is introduced into the hydrolysis reactor. in order to modify the liquid residence time in the hydrolysis reactor and
  • a fraction of treated solids leaving the hydrolysis reactor is reintroduced into said hydrolysis reactor, so as to modify the time of residence of the solid organic products in the hydrolysis reactor according to a desired degradation rate of the solid organic products.
  • Solid organic products are all types of waste that can undergo hydrolysis and acidogenesis.
  • the solid organic products may comprise biodegradable solid organic material and / or biodegradable soluble material.
  • hydrolysis reactor or solids processing tank is meant a reactor in which the solid organic products undergo hydrolysis and / or acidogenesis so as to be at least partially degraded to alcohols and organic acids.
  • the treated liquid fraction is acetogenized liquid and / or methanogenesis so as to no longer contain organic alcohols or acids, or negligible amounts.
  • the liquid residence time is the time spent by the liquid phase in the hydrolysis reactor.
  • the hydrolysis rate of the solid organic products is modulated in the hydrolysis reactor.
  • the residence time of the solid organic products is the time spent by the solid phase in the hydrolysis reactor.
  • the degradation rate that is, the degree of treatment of solid organic products, can be varied as needed.
  • Solids treated means the solid phase resulting from the phase separation at the outlet of the hydrolysis reactor.
  • the treated liquid fraction can be recovered at the outlet of a methanation reactor in which the liquid phase leaving the hydrolysis reactor, and / or a liquid effluent, is treated.
  • the content of biodegradable solid organic matter and soluble organic matter biodegradable products is characterized solid organics to be treated, and the content of proteins, sugars, greases and fibers in said biodegradable solid organic material and in said biodegradable soluble organic matter is determined so as to adapt the hydrolysis constant in the hydrolysis reactor features solid organic products to be treated.
  • characteristics of the solid organic products to be treated is meant the content of biodegradable solid organic matter and biodegradable soluble organic matter as well as the content of proteins, sugars, fats and fibers of each of them.
  • the working concentration of solid biodegradable organic material and the working concentration of soluble biodegradable organic matter in the hydrolysis reactor are set according to the nature of the solid organic products to be treated.
  • the organic matter concentration refers to the average concentration in the hydrolysis reactor, in kilograms of organic matter per kilogram of solid organic products (kgMO / kg).
  • Solid organic products are by nature the content of biodegradable solid organic matter and biodegradable soluble organic matter.
  • the working concentration of solid biodegradable organic material is between 0.005 and 0.3 kgMO / kg, so as to have a good compromise between the effectiveness of the biological reaction and the ease of pumping and stirring of the medium.
  • the working concentration is also a function of the input concentration of the waste to be treated.
  • the working concentration of soluble organic biodegradable material is low compared to the working concentration of solid organic biodegradable material, and in particular less than 0.005 kg of MO per kg of reactor so that there is no too many molecules inhibiting the hydrolysis reaction in the hydrolysis reactor.
  • the dimensions of the hydrolysis reactor and the fraction of treated solids to be reintroduced into said hydrolysis reactor are determined as a function of the biodegradable solid organic matter content of the solid organic products to be treated and of their protein content, of sugars, in fat and fiber, the content of biodegradable soluble organic matter of the solid organic products to be treated and their content of proteins, sugars, fats and fibers, the hydrolysis constant in the hydrolysis reactor, the solid biodegradable organic material working concentration, the soluble biodegradable organic material working concentration, and the degree of hydrolysis of the desired biodegradable material.
  • the fraction of treated liquid to be reintroduced into the hydrolysis reactor as a function of the content of biodegradable soluble organic matter of the solid organic products to be treated is determined from the working concentration of soluble organic matter that is soluble in the hydrolysis reactor, the biodegradable solid organic matter content of the solid organic products to be treated, the feed rate of the solid organic products to be treated in the hydrolysis reactor, and the degree of hydrolysis of the desired biodegradable material.
  • the invention also relates to an installation for the continuous treatment of solid organic products comprising
  • a feed pipe for solid organic products able to supply the hydrolysis reactor continuously with solid organic products to be treated
  • Phase separation means capable of separating a liquid phase from a solid phase at the output of the hydrolysis reactor
  • Controlled supply means of the hydrolysis reactor treated liquid.
  • controlled means that the treated liquid supply as the reinjection of a fraction of the solid phase is at a desired rate, which can be changed at any time according to the needs.
  • the installation according to the invention may also comprise
  • an anaerobic digestion reactor capable of supplying the methanisation reactor with liquid waste to be treated;
  • controlled re-injection means of a treated liquid fraction leaving the methanation reactor in the hydrolysis reactor are controlled re-injection means of a treated liquid fraction leaving the methanation reactor in the hydrolysis reactor.
  • the plant according to the invention is used to implement the process for treating solid organic products according to the invention.
  • FIG. 2 Graph showing the comparative evolution of pH over time in hydrolysis reactors for different liquid residence times
  • FIG. 3 Graph showing the comparative evolution of the amount of total volatile fatty acids measured in the hydrolysis reactors as a function of time for different liquid residence times;
  • FIG. 4 Graph showing the comparative evolution of the degradation of the organic matter over time as a function of the inoculum present in the hydrolysis reactor;
  • FIG. 5 Schematic representation of an example of an installation used to implement the treatment method according to the invention.
  • TSL liquid residence time
  • TSS solid residence time
  • the third reactor was not fed with water from outside, so the TSL in this reactor can be considered infinite.
  • the water percolating into the third reactor is constantly reintroduced.
  • Liquid phase samples are also taken from the reactors to measure the pH (Figure 2) and the characteristics of the effluent, including the concentration of volatile fatty acids (Figure 3), which are the products of acidogenesis potentially inhibitory.
  • the pH level and the amount of volatile fatty acids are a function of the liquid residence time used. In all three reactors, the performances initials are similar and it is only when volatile fatty acids and pH are differentiated that the degradation performance of organic matter diverges.
  • This experiment shows that the best degradation performance of solid organic products is a function, on the one hand, of the presence of a liquid stream having the properties of a water treated by anaerobic digestion, which makes it possible at the same time to trace the pH and to lower the concentration of volatile fatty acids, these two elements being clearly inhibitors of the hydrolysis reaction, and, on the other hand, the level of flow rate applied for this flow of liquid, the adjustment of which allows to improve the rate of hydrolysis.
  • This experiment therefore shows the advantage of the dissociation of the liquid residence time and of the solid residence time in the solid-state treatment reactor, and the need to adapt the hydraulic residence time to the rate of degradation of the solids since the speed The degradation of solid organic products is equal to the rate of production of the molecules that inhibit the reaction.
  • Both reactors operate with the same applied organic load, ie 2.5 kg of organic material introduced per cubic meter of reactor per day.
  • Table 1 shows the removal efficiencies of the organic matter, in percentage of degraded organic matter, in the two reactors during the two experiments, after 30 days of stabilized operation, that is to say during where performance is established and no longer changes over time.
  • the first hydrolysis reactor is filled with anaerobic inoculum, ie digestate recovered from the first experiment, in a proportion representing about 10% of the organic matter of the introduced waste.
  • the second hydrolysis reactor is not inoculated.
  • Figure 4 shows the organic matter curves remaining in the two hydrolysis reactors, as a percentage of the amount of initial organic material, as a function of time.
  • Solid organic waste already contains its own inoculum, already having enzymatic systems suitable for hydrolysis. This result goes against many lessons indicating that continuous recycling of bacteria is the only beneficial phenomenon to improve the treatment of solids.
  • FIG. 5 is schematically represented a solid organic product processing line according to the invention, in which concomitantly, additional liquid discharges may be treaties.
  • the installation comprises a hydrolysis reactor 10 capable of receiving solid organic products D 0 to be treated.
  • a methanation reactor 11 is able to treat liquids directly from liquid discharges D 9 , and / or from the liquid phase D 3 recovered at the outlet of the hydrolysis reactor.
  • the hydrolysis reactor 10 may be an anaerobic or aerobic digestion reactor.
  • the methanation reactor 11 is an anaerobic digestion reactor.
  • a separator 12 collects a mass of waste D at least partially treated at the outlet of the hydrolysis reactor 10, so as to separate the liquid phase D 3 from the solid phase D 2 .
  • the liquid phase D 3 is conveyed towards the methanation reactor 11, where it is treated at the same time as liquid discharges.
  • the liquid phase D 3 can be treated in another methanation reactor.
  • the solid phase D2 may be wholly or partly conveyed out of the treatment chain.
  • the installation comprises means 13 for reinjecting a fraction of treated solids D 5 into the hydrolysis reactor 10.
  • the reinjection means 13 comprise a channel capable of conveying the fraction of treated solids D 5 from an evacuation pipe of the solid phase 14 in the hydrolysis reactor 10, or directly from the separator 12.
  • the reinjection means also comprise flow control means adapted to modulate the feed rate of treated solids D 5 as needed. Adjusting the treated solids streams D 4 , D 5 makes it possible to adjust the TSS in the solids processing reactor.
  • the treated liquid D 6 at the outlet of the methanation reactor 11 is characterized by a low content of residual organic pollution and a high alkalinity, due to the different biochemical reactions that have taken place during the transformation into methane of the soluble organic compounds.
  • a treated liquid fraction D 8 from the treated liquid D 6 from the methanation reactor is used to supply the hydrolysis reactor 10, through which it will percolate or be mixed, and cause the solubilized elements resulting from the hydrolysis and acidogenesis.
  • the remainder of the treated liquid phase D 7 is discharged out of the treatment system.
  • the plant for the treatment of solid organic products comprises controlled reinjection means 16 of a treated liquid fraction D 8 capable of bringing said fraction D 8 from an evacuation pipe 15 of the treated liquid to the hydrolysis reactor 10, or directly from the methanation reactor 11.
  • the reinjection means 16 also comprise flow control means adapted to modulate the feed rate of the fraction of treated liquids D 8 , that is, to say the flow, according to the needs. Adjusting the treated liquid flows D 7, D 8 makes it possible to adjust the TSL in the solid-state treatment reactor 10.
  • a solid / liquid separator 12 for example a centrifuge, makes it possible not only to control the TSS, but also to adjust, via the treated solid fraction reinjected D5, the dry matter content in the hydrolysis reactor. 10, dry matter among which found a high density of microorganisms, the concentration of which in the solids processing reactor favors the rate of biological reaction.
  • separator 12 it is possible not to provide separator 12 itself, while keeping the phase separation step.
  • the solid in the case where the solid is sufficiently heterogeneous to form a layer through which the liquid can flow without causing solid, or percolate, the solid can be directly removed from the reactor by a suitable extraction system, such as an Archimedean screw pump or other, liquid being the percolation residue, or leachate leaving the hydrolysis reactor 10.
  • an adjustable fraction of treated liquid Ds is reused to redilute or percolate through the mass of solid organic products contained in the hydrolysis reactor 10.
  • the evacuation level of the soluble organic acid compounds is thus adjusted and Raises the pH in the hydrolysis reactor.
  • the high alkalinity of the treated liquid fraction D 8 makes it possible to counteract the drop in alkalinity due to acidogenesis within the mass of solid organic products, and thus to maintain the rate of solubilization and acidogenesis of said organic products. solid at a high level.
  • This method of treatment thus makes it possible, on the one hand, to treat liquid Dg and solid Do discharges together by anaerobic digestion, and to optimize the solids treatment phase by adjusting both the residence time of the solids and the time of residence of liquids.
  • the liquid D 3 having passed through the hydrolysis reactor 10 and recovered at the exit of the separator 12 is loaded with soluble molecules originating from the acidogenesis and is returned to the methanation reactor 11.
  • the liquid treatment reactor 11 is a high-load anaerobic digestion reactor, capable of tolerating a certain amount of suspended solids, and more particularly a fixed bed having a continuous declogging system such as that described in the application FR2885126.
  • the liquid and solid are separated by any known means so as to separate in two streams solids and liquids which are then treated according to the steps described above.
  • Xo to Xs concentration of biodegradable solid organic matter in streams 0 to 8 (in kgMO / kg);
  • X'o to X' ⁇ concentration of inert solid (non-biodegradable) in streams 0 to 8 (in kg / kg); So at Ss: concentration of soluble organic matter in streams 0 to
  • the solid residence time, TSS is understood as the average time spent by an inert substance, that is to say non-biodegradable, of concentration X 'in the assembly comprising the hydrolysis reactor 10 and the separator 12. .
  • the TSS can be expressed as follows:
  • TSS - R yi ⁇ 1
  • the TSS depends on two parameters: the total mass of the reactor M R and the fraction of treated solids recycled in the reactor 10, the parameters c and t being intrinsic properties of the separator 12.
  • the system is characterized from a system of simple algebraic equations derived from the mass balances associated with the operation of the installation in continuous mode, as well as from the Expert knowledge acquired on the kinetics of hydrolysis and solubilization of biodegradable organic matter.
  • the yield p is defined as being the rate of reduction of organic solid between the entry and the exit, that is to say the flow of digestate D 4 :
  • the material balance on the biodegradable solid organic material is based on the non-accumulation of biodegradable organic material in the balance chamber, defined as the hydrolysis reactor; it is written as follows:
  • D 8 Xs consists of the fraction of treated liquid reinjected from the methanation reactor 11. It is therefore possible to assume that this flow represents a negligible contribution of biodegradable solid organic matter by relative to the input streams D 0 X 0 and to the recycling stream D 5 X 5 representing the fraction of treated solid organic products reinjected into the hydrolysis reactor.
  • the balance sheet is therefore reduced to:
  • Equation 1 The system consisting of Equations 1, 2 and 3 involves the following variables:
  • D 0 , Xo, SO, t, c are input data that do not vary; p is the treatment goal;
  • M R , Ds and s are the sizing parameters; Xi and Si: respectively are the working concentration of biodegradable solid organic material and soluble in the reactor, which must be adjusted to optimal values; k: is the hydrolysis constant, which depends on the nature of the solid organic products to be treated.
  • the sizing method therefore proposes: setting the desired working concentration Xi in the hydrolysis reactor; to deduce the Si concentration desirable in the hydrolysis reactor; to propose a value of k, which depends on the nature of the solid organic products to be treated; to complete the calculation by deducing M R , D 8 and s from equations 1, 2 and 3.
  • Xi is set so as to obtain a good compromise between the efficiency of the biological reaction and the ease of pumping and stirring of the medium; this value also depends on the input nature of the solid organic products to be treated, if they are more or less concentrated.
  • the value chosen is between 0.005 and 0.3 kg of organic matter per kg of reactor, the value of 0.005 corresponding to the lower limit below which the efficiency of the biological reaction is low, and 0.3 corresponding to the upper limit above from which the pumping and mixing of the product are compromised.
  • f is chosen so that the concentration of soluble organic matter remains low in front of Xi: 0.001 ⁇ / ⁇ 0.2
  • the kinetic constant k depends on the nature of the solid organic products to be treated. It is known that the hydrolysis constant of solid organic compounds varies depending on whether it is sugars, proteins or fats.
  • the hydrolysis constant associated with the degradation of organic matter as a whole can be calculated according to the formula next :
  • Table 2 shows, by way of example, the recommended values for the various hydrolysis constants at a temperature of 37.degree.
  • TSL 0.4 days
  • TSS I 5.6 days

Abstract

The invention relates to a method for continuous processing of solid organic products in a hydrolysis reactor (10). Said method provides for a modification of the residence time (TSL) for liquids in the hydrolysis reactor, independently of the residence time for the solid organic products(TSS) which itself can be modified such as to optimise the process as a function of a desired degradation degree for the solid organic products (?). The invention also relates to an installation for the continuous processing of solid organic products.

Description

PROCEDE DE TRAITEMENT EN CONTINU DE PRODUITS ORGANIQUES SOLIDES ET INSTALLATION POUR LE TRAITEMENT EN CONTINU DE PRODUITS ORGANIQUES SOLIDES PROCESS FOR CONTINUOUS PROCESSING OF SOLID ORGANIC PRODUCTS AND INSTALLATION FOR CONTINUOUS PROCESSING OF SOLID ORGANIC PRODUCTS
Domaine de l'inventionField of the invention
L'invention concerne un procédé de traitement en continu de produits organiques solides dans un réacteur d'hydrolyse. Plus précisément, l'invention concerne un procédé de traitement en continu de produits organiques solides dans lequel le temps de séjour des solides et le temps de séjour des liquides dans le réacteur d'hydrolyse sont contrôlés et peuvent être dissociés de manière à optimiser le traitement des solides. Par contrôlés, on entend que leurs valeurs sont choisies de manière précise par l'utilisateur et sont modulables en fonction des besoins. L'invention concerne également une installation de traitement pour le traitement en continu de produits organiques solides. L'invention trouve des applications dans toute industrie générant des produits organiques, et notamment les industries agroalimentaires.The invention relates to a process for the continuous treatment of solid organic products in a hydrolysis reactor. More specifically, the invention relates to a process for the continuous treatment of solid organic products in which the residence time of the solids and the residence time of the liquids in the hydrolysis reactor are controlled and can be dissociated so as to optimize the treatment. solids. Controlled means that their values are chosen accurately by the user and are adjustable according to the needs. The invention also relates to a treatment plant for the continuous treatment of solid organic products. The invention has applications in any industry generating organic products, including food industries.
Etat de la techniqueState of the art
La méthanisation est utilisée depuis très longtemps pour la transformation de déchets organiques, solubles ou solides, en biogaz. Cette technique est appliquée à la dépollution de charges polluantes, telles que les eaux résiduaires urbaines ou industrielles chargées en matière organique biodégradable, ou les produits organiques se présentant sous forme solide, tels que les boues d'épuration, les déchets ménagers, les biodéchets, les déchets des industries agro-alimentaires, les déchets issus des différentes activités agricoles ou sylvicoles, les cultures énergétiques.Anaerobic digestion has been used for a very long time for the transformation of organic waste, soluble or solid, into biogas. This technique is applied to the depollution of polluting loads, such as urban or industrial waste water loaded with biodegradable organic matter, or organic products in solid form, such as sewage sludge, household waste, biowaste, waste from agro-food industries, waste from different agricultural or forestry activities, energy crops.
La méthanisation est un processus biologique complexe, faisant appel à plusieurs étapes de décomposition de la matière organique, dont : l'hydrolyse, au cours de laquelle les macromolécules sont transformées en molécules de faible poids moléculaire et solubles; l'acidogénèse, au cours de laquelle les molécules de faible poids moléculaire sont transformées en acides organiques à courte chaîne, en alcools, en hydrogène et autres composés simples; l'acétogénèse, au cours de laquelle les alcools et acides organiques sont transformés en acide acétique; la méthanogénèse, au cours de laquelle le méthane est formé, soit à partir de l'hydrogène, soit à partir de l'acide acétique. Le traitement des charges solides par méthanisation requiert, lorsqu'il est réalisé en une seule étape, un temps particulièrement long. C'est pourquoi il est connu de procéder à un traitement en deux étapes : d'une part, l'hydrolyse et l'acidogénèse, qui peuvent rarement être dissociées, et, d'autre part, l'acétogénèse et la méthanogénèse, qui ne peuvent pas être dissociées.Methanation is a complex biological process, involving several stages of decomposition of organic matter, including: hydrolysis, in which macromolecules are transformed into low molecular weight molecules and soluble; acidogenesis, in which low molecular weight molecules are converted to short chain organic acids, alcohols, hydrogen and other simple compounds; acetogenesis, in which the alcohols and organic acids are converted into acetic acid; methanogenesis, during which methane is formed, either from hydrogen or from acetic acid. The treatment of solid charges by methanation requires, when carried out in a single step, a particularly long time. This is why it is known to carry out a treatment in two stages: on the one hand, hydrolysis and acidogenesis, which can rarely be dissociated, and, on the other hand, acetogenesis and methanogenesis, which can not be separated.
La première étape de réaction est l'étape de traitement des produits organiques solides proprement dite, la seconde étape correspondant au traitement de la phase liquide récupérée au sortir de la première étape du traitement. L'étape du traitement des produits organiques solides se caractérise par la production d'acides organiques et s'accompagne généralement d'une diminution de l'alcalinité du milieu et d'une baisse du pH si le milieu n'est pas suffisamment tamponné. Ainsi, la baisse du pH et l'accumulation des acides organiques entraînent une baisse de l'activité biochimique globale du système, telle que l'activité enzymatique d'hydrolyse et l'activité acidogène. Lors de la seconde étape, la méthanisation des acides entraîne souvent une remontée de l'alcalinité, puisque ces acides y sont consommés pour être transformés en méthane. Aussi, il est intéressant d'introduire une fraction de la phase liquide issue de la seconde étape du traitement dans la cuve de traitement des solides afin de drainer et évacuer les molécules solubles acides.The first reaction step is the solid organic products processing step itself, the second step corresponding to the treatment of the liquid phase recovered at the end of the first treatment stage. The solid organic processing stage is characterized by the production of organic acids and is generally accompanied by a decrease in the alkalinity of the medium and a decrease in pH if the medium is not sufficiently buffered. Thus, the decrease in pH and the accumulation of organic acids result in a decrease in the overall biochemical activity of the system, such as enzymatic hydrolysis activity and acidogenic activity. In the second stage, acid methanation often leads to a rise in alkalinity, since these acids are consumed to be converted into methane. Also, it is interesting to introduce a fraction of the liquid phase from the second stage of the treatment into the solids treatment tank in order to drain and evacuate the acid soluble molecules.
Actuellement, pour optimiser le traitement des produits organiques solides, il est connu d'effectuer un prétraitement d'hydrolyse, de procéder à un apport massif de micro-organismes, de favoriser le contact entre microorganismes et les produits organiques solides en décomposition, ou de favoriser le drainage et l'évacuation des composés solubles potentiellement inhibiteurs vers l'étape méthanogène.Currently, to optimize the treatment of solid organic products, it is known to perform a hydrolysis pretreatment, to make a massive intake of microorganisms, to promote contact between microorganisms and decaying solid organic products, or to promote drainage and evacuation of potentially inhibitory soluble compounds to the methanogenic stage.
Cependant, les procédés de traitement actuels ne permettent pas de traiter de manière satisfaisante et en continu des produits organiques solides. Il est le plus souvent nécessaire, au terme du traitement, de vider la cuve de traitement des solides pour la remplir avec une masse fraîche de produits organiques solides avant de recommencer le processus. A l'inverse, un traitement en continu permet d'alimenter de manière ininterrompue la cuve de traitement des solides en masse fraîche à traiter et d'évacuer simultanément la masse traitée de ladite cuve. Cela a pour principal avantage, au niveau industriel, de ne pas avoir de cuve de stockage dans laquelle s'accumulent les produits organiques solides en attente de traitement. Par ailleurs, il n'est pas nécessaire d'interrompre régulièrement toute la chaîne de traitement pour vider la cuve et réinitialiser le procédé.However, current processing methods do not allow satisfactory and continuous treatment of solid organic products. It is most often necessary, at the end of the treatment, to empty the solids treatment tank to fill it with a fresh mass of solid organic products before starting the process again. Conversely, a continuous treatment makes it possible to continuously feed the solids processing tank with fresh mass to be treated and to simultaneously discharge the treated mass from said tank. This has the main advantage, at the industrial level, of not having a storage tank in which accumulate solid organic products awaiting treatment. Furthermore, it is not necessary to regularly interrupt the entire process line to empty the tank and reset the process.
Exposé de l'inventionPresentation of the invention
Dans l'invention, on cherche à fournir un procédé de traitement apte à traiter en continu des produits organiques solides, le traitement pouvant être modulé en fonction de la nature des produits organiques solides à traiter et du taux de dégradation des produits organiques solides souhaité. Le taux de dégradation des produits organiques solides peut notamment être fixé en fonction de sa destination finale, par la loi etc.In the invention, it is sought to provide a treatment process capable of continuously treating solid organic products, the treatment being able to be modulated according to the nature of the solid organic products to be treated and the degradation rate of the desired solid organic products. The rate of degradation of solid organic products can be fixed in particular according to its final destination, the law etc.
Pour cela, l'invention propose de dissocier les temps de séjours des phases liquide et solide dans le réacteur de traitement des solides, de manière à pouvoir les moduler indépendamment l'un de l'autre pour optimiser le traitement. En effet, les temps de traitement des solides sont beaucoup plus longs que ceux des rejets liquides. Ainsi, au sortir du réacteur de traitement des solides la phase liquide est séparée de la phase solide. La phase solide est au moins partiellement recyclée vers le réacteur de traitement des solides ce qui permet d'augmenter le temps de séjour des solides. La phase liquide peut être amenée vers un réacteur de traitement des liquides pour subir une dégradation anaérobie des composés organiques dissous. Afin de moduler le temps de séjour des liquides dans le réacteur de traitement des solides, il est prévu d'introduire dans ladite cuve du liquide traité, c'est-à-dire qui a subi une méthanisation au cours de laquelle les composés organiques acidifiés sont dégradés. En modulant le temps de séjours des solides, on joue sur le taux de dégradation desdits solides, tandis qu'en modulant le temps de séjour des liquides, on joue sur la vitesse d'hydrolyse des produits organiques solides en permettant une évacuation rapide des molécules potentiellement inhibitrices issues de l'hydrolyse. Avantageusement, on peut prévoir, en parallèle du traitement des produits organiques solides, de traiter des rejets liquides dans une cuve de traitement des rejets liquides. Les rejets liquides subissent directement une méthanisation. Le liquide traité issu de ce traitement peut être en partie introduit dans la cuve de traitement des solides pour moduler le temps de séjour des liquides. Ainsi, dans le cas où un utilisateur produit et des déchets solides et des rejets liquides, il peut traiter simultanément et en parallèle dans un même lieu les deux types de déchets, l'interconnexion entre les deux cuves permettant d'optimiser le traitement des produits organiques solides. Dans tous les cas, il est possible de prévoir une cuve de traitement de déchets liquides, dans lequel au moins la phase liquide récupérée au sortir de la cuve de traitement des solides peut être traitée. Le liquide traité au sortir de la cuve de traitement des déchets liquides est caractérisé par une faible teneur en pollution organique résiduelle et par une alcalinité élevée. L'alimentation de la cuve de traitement des solides en liquide traité, au travers de laquelle ledit liquide va percoler ou être mélangé, permet d'évacuer les éléments solubilisés issus de l'hydrolyse et de l'acidogénèse. Outre l'évacuation de ces composés, l'alcalinité élevée du liquide traité permet de contrer la baisse d'alcalinité due à l'acidogénèse au sein de la masse de solides, ce qui permet de maintenir la vitesse de solubilisation et d'acidogénèse desdits solides à un niveau élevé. Il est ainsi possible de réguler l'alcalinité dans la cuve de traitement des solides en asservissant le débit de recyclage de liquide traité au niveau d'alcalinité en sortie de la cuve. Il est également possible d'ajouter des composés alcalins au liquide traité réinjecté. Le liquide ayant traversé la cuve de traitement des solides est alors chargé en molécules solubles issues de l'acidogénèse et est renvoyé dans la cuve de traitement anaérobie des rejets liquides.For this, the invention proposes dissociating the residence times of the liquid and solid phases in the solids processing reactor, so as to be able to modulate them independently of one another in order to optimize the treatment. Indeed, the solids processing times are much longer than those of liquid discharges. Thus, at the outlet of the solid-state treatment reactor, the liquid phase is separated from the solid phase. The solid phase is at least partially recycled to the solid-state treatment reactor, which makes it possible to increase the residence time of the solids. The liquid phase can be fed to a liquid treatment reactor to undergo anaerobic degradation of the dissolved organic compounds. In order to modulate the residence time of the liquids in the solids processing reactor, provision is made to introduce into said tank treated liquid, that is to say one which has undergone a methanization during which the acidified organic compounds are degraded. By modulating the residence time of solids, we play on the degradation rate of said solids, while by modulating the residence time of liquids, we play on the rate of hydrolysis of solid organic products by allowing a rapid evacuation of molecules potentially inhibitory effects of hydrolysis. Advantageously, it is possible to provide, in parallel with the treatment of the products organic solids, to treat liquid discharges in a liquid discharge treatment tank. Liquid discharges are directly subjected to anaerobic digestion. The treated liquid resulting from this treatment can be partly introduced into the solids treatment tank to modulate the residence time of the liquids. Thus, in the case where a user produces solid waste and liquid waste, he can simultaneously and simultaneously process in the same place both types of waste, the interconnection between the two tanks making it possible to optimize the treatment of the products. solid organic. In all cases, it is possible to provide a liquid waste treatment tank, in which at least the liquid phase recovered at the outlet of the solids treatment tank can be treated. The liquid treated at the outlet of the liquid waste treatment tank is characterized by a low content of residual organic pollution and a high alkalinity. Feeding the solids treatment tank treated liquid, through which said liquid will percolate or be mixed, allows to evacuate the solubilized elements from hydrolysis and acidogenesis. In addition to the evacuation of these compounds, the high alkalinity of the treated liquid makes it possible to counteract the drop in alkalinity due to acidogenesis within the mass of solids, which makes it possible to maintain the solubilization and acidogenesis rate of said solids. solid at a high level. It is thus possible to regulate the alkalinity in the solids treatment tank by controlling the treated liquid recycling rate to the alkalinity level at the outlet of the tank. It is also possible to add alkaline compounds to the treated liquid reinjected. The liquid that has passed through the solids treatment tank is then loaded into soluble molecules derived from acidogenesis and is returned to the anaerobic treatment tank of the liquid discharges.
L'invention a donc pour objet un procédé de traitement en continu de produits organiques solides dans lequel des produits organiques solides sont traités dans un réacteur d'hydrolyse, caractérisé en ce que - on introduit une fraction de liquide traité dans le réacteur d'hydrolyse de manière à modifier le temps de séjour liquide dans le réacteur d'hydrolyse etThe subject of the invention is therefore a process for the continuous treatment of solid organic products in which solid organic products are treated in a hydrolysis reactor, characterized in that a fraction of treated liquid is introduced into the hydrolysis reactor. in order to modify the liquid residence time in the hydrolysis reactor and
- on réintroduit une fraction de solides traités sortant du réacteur d'hydrolyse dans ledit réacteur d'hydrolyse, de manière à modifier le temps de séjour des produits organiques solides dans le réacteur d'hydrolyse en fonction d'un taux de dégradation des produits organiques solides souhaité.a fraction of treated solids leaving the hydrolysis reactor is reintroduced into said hydrolysis reactor, so as to modify the time of residence of the solid organic products in the hydrolysis reactor according to a desired degradation rate of the solid organic products.
Les produits organiques solides s'entendent de tous déchets aptes à subir une hydrolyse et une acidogénèse. Les produits organiques solides peuvent comporter de la matière organique solide biodégradable et/ou de la matière soluble biodégradable.Solid organic products are all types of waste that can undergo hydrolysis and acidogenesis. The solid organic products may comprise biodegradable solid organic material and / or biodegradable soluble material.
Par réacteur d'hydrolyse, ou cuve de traitement des solides, on entend un réacteur dans lequel les produits organiques solides subissent une hydrolyse et/ou une acidogénèse de manière à être au moins partiellement dégradés en alcools et acides organiques.By hydrolysis reactor, or solids processing tank is meant a reactor in which the solid organic products undergo hydrolysis and / or acidogenesis so as to be at least partially degraded to alcohols and organic acids.
La fraction de liquide traité est du liquide ayant subi une acétogénèse et/ou une méthanogénèse de manière à ne plus comporter d'alcools ou d'acides organiques, ou des quantités négligeables.The treated liquid fraction is acetogenized liquid and / or methanogenesis so as to no longer contain organic alcohols or acids, or negligible amounts.
Le temps de séjour liquide, ou temps de séjour hydraulique, est le temps passé par la phase liquide dans le réacteur d'hydrolyse. En jouant sur le temps de séjour liquide, on module la vitesse d'hydrolyse des produits organiques solides dans le réacteur d'hydrolyse.The liquid residence time, or hydraulic residence time, is the time spent by the liquid phase in the hydrolysis reactor. By adjusting the liquid residence time, the hydrolysis rate of the solid organic products is modulated in the hydrolysis reactor.
Le temps de séjour des produits organiques solides est le temps passé par la phase solide dans le réacteur d'hydrolyse. En jouant sur le temps de séjour solide, on peut modifier le taux de dégradation, c'est-à-dire le degré de traitement des produits organiques solides, selon les besoins.The residence time of the solid organic products is the time spent by the solid phase in the hydrolysis reactor. By adjusting the solid residence time, the degradation rate, that is, the degree of treatment of solid organic products, can be varied as needed.
Par solides traités, on entend la phase solide issue de la séparation de phase au sortir du réacteur d'hydrolyse.Solids treated means the solid phase resulting from the phase separation at the outlet of the hydrolysis reactor.
La fraction de liquide traité peut être récupérée au sortir d'un réacteur de méthanisation dans lequel la phase liquide sortant du réacteur d'hydrolyse, et/ou un effluent liquide, est traitée.The treated liquid fraction can be recovered at the outlet of a methanation reactor in which the liquid phase leaving the hydrolysis reactor, and / or a liquid effluent, is treated.
De manière à adapter le procédé de traitement aux déchets à traiter et au taux de dégradation souhaité, il est possible de prévoir tout ou partie des étapes supplémentaires suivantes : - On caractérise la teneur en matière organique solide biodégradable et en matière organique soluble biodégradable des produits organiques solides à traiter, et on détermine la teneur en protéines, en sucres, en graisses et en fibres dans ladite matière organique solide biodégradable et dans ladite matière organique soluble biodégradable, de manière à adapter la constante d'hydrolyse dans le réacteur d'hydrolyse aux caractéristiques des produits organiques solides à traiter. Par caractéristiques des produits organiques solides à traiter on entend la teneur en matière organique solide biodégradable et en matière organique soluble biodégradable ainsi que la teneur en protéines, en sucres, en graisses et en fibres de chacun d'eux. - On fixe la concentration de travail en matière organique biodégradable solide et la concentration de travail en matière organique biodégradable soluble dans le réacteur d'hydrolyse en fonction de la nature des produits organiques solides à traiter. La concentration de travail en matière organique s'entend de la concentration moyenne dans le réacteur d'hydrolyse, en kilogramme de matière organique par kilogramme de produits organiques solides (kgMO/kg).In order to adapt the treatment process to the waste to be treated and to the desired degradation rate, it is possible to provide all or part of the following additional steps: - The content of biodegradable solid organic matter and soluble organic matter biodegradable products is characterized solid organics to be treated, and the content of proteins, sugars, greases and fibers in said biodegradable solid organic material and in said biodegradable soluble organic matter is determined so as to adapt the hydrolysis constant in the hydrolysis reactor features solid organic products to be treated. By characteristics of the solid organic products to be treated is meant the content of biodegradable solid organic matter and biodegradable soluble organic matter as well as the content of proteins, sugars, fats and fibers of each of them. The working concentration of solid biodegradable organic material and the working concentration of soluble biodegradable organic matter in the hydrolysis reactor are set according to the nature of the solid organic products to be treated. The organic matter concentration refers to the average concentration in the hydrolysis reactor, in kilograms of organic matter per kilogram of solid organic products (kgMO / kg).
Par nature des produits organiques solides, on entend la teneur en matière organique solide biodégradable et en matière organique soluble biodégradable. Avantageusement, la concentration de travail en matière organique biodégradable solide est comprise entre 0.005 et 0.3 kgMO/kg, de manière à avoir un bon compromis entre l'efficacité de la réaction biologique et la facilité de pompage et de brassage du milieu. La concentration de travail est également fonction de la concentration d'entrée des déchets à traiter. Préférentiellement, la concentration de travail en matière organique biodégradable soluble est faible par rapport à la concentration de travail en matière organique biodégradable solide, et notamment inférieure à 0.005 kg de MO par kg de réacteur de manière à ce qu'il n'y ait pas trop de molécules inhibitrices de la réaction d'hydrolyse dans le réacteur d'hydrolyse. - On détermine les dimensions du réacteur d'hydrolyse et la fraction de solides traités à réintroduire dans ledit réacteur d'hydrolyse en fonction de la teneur en matière organique solide biodégradable des produits organiques solides à traiter et de leur teneur en protéines, en sucres, en graisses et en fibres, de la teneur en matière organique soluble biodégradable des produits organiques solides à traiter et de leur teneur en protéines, en sucres, en graisses et en fibres, de la constante d'hydrolyse dans le réacteur d'hydrolyse, de la concentration de travail en matière organique biodégradable solide, de la concentration de travail en matière organique biodégradable soluble, et du taux d'hydrolyse de la matière biodégradable souhaité. - On détermine la fraction de liquide traité à réintroduire dans le réacteur d'hydrolyse en fonction de la teneur en matière organique soluble biodégradable des produits organiques solides à traiter, de la concentration de travail en matière organique biodégradable soluble dans le réacteur d'hydrolyse, de la teneur en matière organique solide biodégradable des produits organiques solides à traiter, du débit d'entrée des produits organiques solides à traiter dans le réacteur d'hydrolyse, et du taux d'hydrolyse de la matière biodégradable souhaité.Solid organic products are by nature the content of biodegradable solid organic matter and biodegradable soluble organic matter. Advantageously, the working concentration of solid biodegradable organic material is between 0.005 and 0.3 kgMO / kg, so as to have a good compromise between the effectiveness of the biological reaction and the ease of pumping and stirring of the medium. The working concentration is also a function of the input concentration of the waste to be treated. Preferably, the working concentration of soluble organic biodegradable material is low compared to the working concentration of solid organic biodegradable material, and in particular less than 0.005 kg of MO per kg of reactor so that there is no too many molecules inhibiting the hydrolysis reaction in the hydrolysis reactor. The dimensions of the hydrolysis reactor and the fraction of treated solids to be reintroduced into said hydrolysis reactor are determined as a function of the biodegradable solid organic matter content of the solid organic products to be treated and of their protein content, of sugars, in fat and fiber, the content of biodegradable soluble organic matter of the solid organic products to be treated and their content of proteins, sugars, fats and fibers, the hydrolysis constant in the hydrolysis reactor, the solid biodegradable organic material working concentration, the soluble biodegradable organic material working concentration, and the degree of hydrolysis of the desired biodegradable material. The fraction of treated liquid to be reintroduced into the hydrolysis reactor as a function of the content of biodegradable soluble organic matter of the solid organic products to be treated is determined from the working concentration of soluble organic matter that is soluble in the hydrolysis reactor, the biodegradable solid organic matter content of the solid organic products to be treated, the feed rate of the solid organic products to be treated in the hydrolysis reactor, and the degree of hydrolysis of the desired biodegradable material.
L'invention a également pour objet une installation pour le traitement en continu de produits organiques solides comportantThe invention also relates to an installation for the continuous treatment of solid organic products comprising
- un réacteur d'hydrolyse ;a hydrolysis reactor;
- un conduit d'arrivée de produits organiques solides apte à alimenter en continu le réacteur d'hydrolyse en produits organiques solides à traiter ;a feed pipe for solid organic products able to supply the hydrolysis reactor continuously with solid organic products to be treated;
- des moyens de séparation de phases aptes à séparer une phase liquide d'une phase solide au sortir du réacteur d'hydrolyse ;- Phase separation means capable of separating a liquid phase from a solid phase at the output of the hydrolysis reactor;
- des moyens de réinjection contrôlée d'une fraction de la phase solide dans le réacteur d'hydrolyse ;controlled reinjection means of a fraction of the solid phase in the hydrolysis reactor;
- des moyens d'alimentation contrôlée du réacteur d'hydrolyse en liquide traité. Par contrôlée, on entend que l'alimentation en liquide traité comme la réinjection d'une faction de la phase solide se fait à un débit voulu, qui peut être modifié à tout moment en fonction des besoins.- Controlled supply means of the hydrolysis reactor treated liquid. By controlled means that the treated liquid supply as the reinjection of a fraction of the solid phase is at a desired rate, which can be changed at any time according to the needs.
L'installation selon l'invention peut également comporterThe installation according to the invention may also comprise
- un réacteur de méthanisation, - un conduit d'arrivée de déchets liquides apte à alimenter le réacteur de méthanisation en déchets liquides à traiteran anaerobic digestion reactor; a liquid waste inlet conduit capable of supplying the methanisation reactor with liquid waste to be treated;
- des moyens de réinjection contrôlée d'une fraction de liquide traité sortant du réacteur de méthanisation dans le réacteur d'hydrolyse.controlled re-injection means of a treated liquid fraction leaving the methanation reactor in the hydrolysis reactor.
Avantageusement, on utilise l'installation selon l'invention pour mettre en œuvre le procédé de traitement de produits organiques solides selon l'invention.Advantageously, the plant according to the invention is used to implement the process for treating solid organic products according to the invention.
Brève description des figures L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à l'examen des figures qui l'accompagnent. Celles-ci sont présentées à titre indicatif et nullement limitatif de l'invention. Les figures représentent :Brief description of the figures The invention will be better understood on reading the description which follows and on examining the figures which accompany it. These are presented as an indication and in no way limitative of the invention. The figures represent:
- Figure 1 : Graphique montrant l'évolution comparative de la quantité de matière organique restant dans des réacteurs d'hydrolyse, exprimée en pourcentage de la quantité de matière organique initiale, en fonction du temps pour différents temps de séjours liquides ;- Figure 1: Graph showing the comparative evolution of the amount of organic material remaining in hydrolysis reactors, expressed as a percentage of the amount of initial organic material, as a function of time for different liquid residence times;
- Figure 2 : Graphique montrant l'évolution comparative du pH au cours du temps dans des réacteurs d'hydrolyse pour différents temps de séjours liquides ;FIG. 2: Graph showing the comparative evolution of pH over time in hydrolysis reactors for different liquid residence times;
- Figure 3 : Graphique montrant l'évolution comparatives de la quantité d'acides gras volatils totaux mesurés dans les réacteurs d'hydrolyse en fonction du temps pour différents temps de séjours liquides ;FIG. 3: Graph showing the comparative evolution of the amount of total volatile fatty acids measured in the hydrolysis reactors as a function of time for different liquid residence times;
- Figure 4 : Graphique montrant l'évolution comparative de la dégradation de la matière organique au cours du temps en fonction de l'inoculum présent dans le réacteur d'hydrolyse ;FIG. 4: Graph showing the comparative evolution of the degradation of the organic matter over time as a function of the inoculum present in the hydrolysis reactor;
- Figure 5 : Représentation schématique d'un exemple d'installation utilisé pour mettre en œuvre le procédé de traitement selon l'invention.FIG. 5: Schematic representation of an example of an installation used to implement the treatment method according to the invention.
Description détailléedetailed description
I] ExpériencesI] Experiences
Dans un premier temps, on a cherché à démontrer le rôle déterminant du temps de séjour liquide (TSL) et du temps de séjour solide (TSS) dans l'hydrolyse des produits organiques solides.Firstly, the role of liquid residence time (TSL) and solid residence time (TSS) in the hydrolysis of solid organic products was investigated.
1- Première expérience : Intérêt d'ajuster le TSL lors du traitement de produits organiques solides1- First experience: Interest in adjusting the TSL during the treatment of solid organic products
Trois réacteurs d'hydrolyse de 10 litres ont été remplis initialement avec 2 kg de déchets organiques solides, à savoir des déchets de fabrication de jus de pommes. Le volume des réacteurs a ensuite été complété à 10 litres avec de l'eau et un inoculum anaérobie, la quantité d'inoculum ajoutée dans chaque réacteur correspondant à 1 litre à 50 g/L de matières volatiles.Three hydrolysis reactors of 10 liters were initially filled with 2 kg of solid organic waste, ie apple juice manufacturing waste. The volume of the reactors was then supplemented to 10 liters with water and an anaerobic inoculum, the amount of inoculum added in each reactor corresponding to 1 liter to 50 g / l of volatile materials.
Un recyclage de l'eau de percolation a été réalisé pour les trois réacteurs. Deux réacteurs ont été alimentés par de l'eau ayant les caractéristiques d'une eau traitée par méthanisation, et notamment une alcalinité élevée, à TSL=I jour et TSL=2 jours.Recycling of the percolation water was carried out for the three reactors. Two reactors were fed with water having the characteristics of a water treated by anaerobic digestion, and in particular a high alkalinity, at TSL = I day and TSL = 2 days.
Le troisième réacteur n'a pas été alimenté avec de l'eau provenant de l'extérieur, de sorte que le TSL dans ce réacteur peut être considéré comme infini. De manière à conserver les mêmes caractéristiques hydrauliques dans les trois réacteurs, l'eau percolant dans le troisième réacteur est constamment réintroduite.The third reactor was not fed with water from outside, so the TSL in this reactor can be considered infinite. In order to maintain the same hydraulic characteristics in the three reactors, the water percolating into the third reactor is constantly reintroduced.
Des prélèvements sont réalisés régulièrement dans chaque réacteur, afin de déterminer la masse et la concentration de déchets restants (figures 1 et 4).Samples are taken regularly from each reactor to determine the mass and concentration of remaining waste (Figures 1 and 4).
Des prélèvements en phase liquide sont également effectués dans les réacteurs pour mesurer le pH (figure 2) et les caractéristiques de l'effluent, notamment la concentration en acides gras volatils (figure 3), qui sont les produits de l'acidogénèse potentiellement inhibiteurs.Liquid phase samples are also taken from the reactors to measure the pH (Figure 2) and the characteristics of the effluent, including the concentration of volatile fatty acids (Figure 3), which are the products of acidogenesis potentially inhibitory.
On constate un écart surprenant au niveau de la matière organique résiduelle entre les trois réacteurs (figure 1 ). Les meilleures performances sont observées pour le temps de séjour hydraulique le plus court. Notamment à TSL=I jour, on obtient plus de 70% d'élimination de la matière organique après environ trois semaines de traitement. A l'inverse, le réacteur d'hydrolyse fonctionnant en boucle fermée, c'est-à-dire ayant un TSL infini, ne dégrade dans le même temps que 42% de la matière organique. Le réacteur d'hydrolyse ayant une TSL=2jours a des performances intermédiaires. Cet écart se retrouve également au niveau du pH (figure 2) ; le pH du réacteur d'hydrolyse fonctionnant en boucle fermée diminue jusqu'à 4, tandis que ceux des deux autres réacteurs d'hydrolyse remontent de manière plus ou moins rapide au court du temps, et jusqu'à 6,5 à trois semaines de traitement pour le réacteur d'hydrolyse ayant un TSL=I jours. On constate également un écart significatif au niveau de la concentration en acides gras volatils. Pour un TSL infini, la quantité d'acides gras volatils atteint jusqu'à 6 gDCO/L tandis qu'il reste relativement faible, inférieur à 2 gDCO/L, dans les réacteurs d'hydrolyse où le TSL est court.There is a surprising gap in residual organic matter between the three reactors (Figure 1). The best performance is observed for the shortest hydraulic residence time. In particular at TSL = 1 day, more than 70% removal of organic matter is obtained after about three weeks of treatment. Conversely, the hydrolysis reactor operating in closed loop, that is to say having an infinite TSL, degrades at the same time as 42% of the organic material. The hydrolysis reactor having a TSL = 2 days has intermediate performance. This difference is also found at the pH level (Figure 2); the pH of the hydrolysis reactor operating in closed loop decreases to 4, while those of the other two hydrolysis reactors rise more or less rapidly over time, and up to 6.5 at three weeks of treatment for the hydrolysis reactor having a TSL = I days. There is also a significant difference in the concentration of volatile fatty acids. For an infinite TSL, the amount of volatile fatty acids reaches up to 6 gDCO / L while it remains relatively low, less than 2 gDCO / L, in hydrolysis reactors where the TSL is short.
Le niveau du pH et la quantité d'acides gras volatils sont fonction du temps de séjour liquide utilisé. Dans les trois réacteurs, les performances initiales sont similaires et c'est seulement lorsque les acides gras volatils et le pH se différencient que les performances de dégradation de la matière organique divergent.The pH level and the amount of volatile fatty acids are a function of the liquid residence time used. In all three reactors, the performances initials are similar and it is only when volatile fatty acids and pH are differentiated that the degradation performance of organic matter diverges.
Il apparaît donc nécessaire de régler le temps de séjour par rapport à la vitesse initiale de dégradation du solide.It therefore appears necessary to adjust the residence time with respect to the initial rate of degradation of the solid.
Cette expérience montre que les meilleures performances de dégradation des produits organiques solides sont fonction, d'une part, de la présence d'un flux de liquide ayant les propriétés d'une eau traitée par méthanisation, qui permet tout à la fois de faire remonter le pH et de faire baisser la concentration en acides gras volatils, ces deux éléments étant clairement des inhibiteurs de la réaction d'hydrolyse, et, d'autre part, du niveau de débit appliqué pour ce flux de liquide, dont le réglage permet d'améliorer la vitesse d'hydrolyse. Cette expérience montre donc l'intérêt de la dissociation du temps de séjour liquide et du temps de séjour solide dans le réacteur de traitement des solides, et la nécessité d'adapter le temps de séjour hydraulique à la vitesse de dégradation des solides puisque la vitesse de dégradation des produits organiques solides est égale à la vitesse de production des molécules inhibitrices de la réaction.This experiment shows that the best degradation performance of solid organic products is a function, on the one hand, of the presence of a liquid stream having the properties of a water treated by anaerobic digestion, which makes it possible at the same time to trace the pH and to lower the concentration of volatile fatty acids, these two elements being clearly inhibitors of the hydrolysis reaction, and, on the other hand, the level of flow rate applied for this flow of liquid, the adjustment of which allows to improve the rate of hydrolysis. This experiment therefore shows the advantage of the dissociation of the liquid residence time and of the solid residence time in the solid-state treatment reactor, and the need to adapt the hydraulic residence time to the rate of degradation of the solids since the speed The degradation of solid organic products is equal to the rate of production of the molecules that inhibit the reaction.
2- Deuxième expérience : Intérêt d'ajuster le temps de séjour solide lors du traitement des produits organiques solides2- Second experiment: The interest of adjusting the solid residence time during the treatment of solid organic products
Dans une deuxième expérience, on a cherché à démontrer l'intérêt de dissocier le TSL et le TSS. Pour cela, on met en place deux réacteurs traitant chacun un mélange de produits organiques solides et de rejets liquides. Dans le premier réacteur, le TSL et le TSS sont tous les deux de 2 jours. Dans le second réacteur, une séparation liquide-solide en sortie de réacteur permet d'ajuster le TSS à 30 jours, le TSL restant le même que dans le premier réacteur.In a second experiment, we tried to demonstrate the interest of dissociating the TSL and the TSS. For this, we set up two reactors each dealing with a mixture of solid organic products and liquid discharges. In the first reactor, the TSL and the TSS are both 2 days. In the second reactor, a liquid-solid separation at the outlet of the reactor makes it possible to adjust the TSS to 30 days, the TSL remaining the same as in the first reactor.
Les deux réacteurs fonctionnent avec la même charge organique appliquée, à savoir 2,5 kg de matière organique introduite par mètre cube de réacteur et par jour.Both reactors operate with the same applied organic load, ie 2.5 kg of organic material introduced per cubic meter of reactor per day.
L'expérience est conduite sur deux types de déchets organiques, l'un contenant 50% de matière organique solide et 50% de matière organique dissoute, l'autre contenant 100% de matière organique solide diluée avec de l'eau. Le tableau 1 ci-dessous présente les rendements d'élimination de la matière organique, en pourcentage de matière organique dégradée, dans les deux réacteurs au cours des deux expériences, après 30 jours de fonctionnement stabilisé, c'est-à-dire au cours desquels les performances sont établies et n'évoluent plus en fonction du temps.The experiment is conducted on two types of organic waste, one containing 50% solid organic matter and 50% dissolved organic matter, the other containing 100% solid organic matter diluted with water. Table 1 below shows the removal efficiencies of the organic matter, in percentage of degraded organic matter, in the two reactors during the two experiments, after 30 days of stabilized operation, that is to say during where performance is established and no longer changes over time.
Tableau 1 : Rendements d'élimination de la matière organique solide pour deux types de déchets, sans et avec dissociation du TSL et du TSSTable 1: Solid organic matter removal efficiencies for two types of waste, with and without STL and TSS dissociation
1010
On constate que même pour une faible charge favorable à la dégradation complète de la matière organique, la dissociation du TSL et du TSS permet d'améliorer le rendement de dégradation de la matière organique de près de 10%.It is found that even for a low charge favorable to the complete degradation of the organic matter, the dissociation of the TSL and the TSS makes it possible to improve the yield of degradation of the organic matter by nearly 10%.
15 Plus généralement, on constate qu'il est intéressant de maîtriser le TSS, par exemple au moyen d'une séparation liquide/solide permettant de choisir la quantité de solides devant être réintroduite dans le réacteur.More generally, it is found that it is advantageous to control the TSS, for example by means of a liquid / solid separation making it possible to choose the quantity of solids to be reintroduced into the reactor.
3- Troisième expérience : Faible influence de l'inoculation3- Third experiment: Low influence of inoculation
20 Dans un troisième temps, on a voulu testé l'influence de l'inoculation du réacteur d'hydrolyse par de la biomasse anaérobie sur le niveau de dégradation des produits organiques solides.In a third step, the influence of the inoculation of the hydrolysis reactor by anaerobic biomass on the level of degradation of the solid organic products was tested.
Pour cela, deux réacteurs d'hydrolyse analogues à ceux utilisés lors de la première série d'expériences sont utilisés.For this, two hydrolysis reactors similar to those used in the first series of experiments are used.
25 On introduit la même quantité de déchets organiques dans les deux réacteurs d'hydrolyse.The same amount of organic waste is introduced into the two hydrolysis reactors.
Le premier réacteur d'hydrolyse est rempli avec de l'inoculum anaérobie, à savoir du digestat récupéré de la première expérience, dans une proportion représentant environ 10% de la matière organique des déchets introduits. Le second réacteur d'hydrolyse n'est pas inoculé.The first hydrolysis reactor is filled with anaerobic inoculum, ie digestate recovered from the first experiment, in a proportion representing about 10% of the organic matter of the introduced waste. The second hydrolysis reactor is not inoculated.
Les deux réacteurs d'hydrolyse ont une alimentation en liquide ayant les caractéristiques d'une eau traitée par méthanisation, mais ne contenant pas de biomasse, avec un TSL=2 jours.The two hydrolysis reactors have a liquid supply having the characteristics of a water treated by anaerobic digestion, but not containing biomass, with a TSL = 2 days.
La figure 4 présente les courbes de matière organique restant dans les deux réacteurs d'hydrolyse, en pourcentage de la quantité de matière organique initiale, en fonction du temps.Figure 4 shows the organic matter curves remaining in the two hydrolysis reactors, as a percentage of the amount of initial organic material, as a function of time.
On constate que les performances d'élimination des deux réacteurs sont tout à fait similaires, et que la présence d'un inoculum anaérobie n'a, dans ce cas, pas d'intérêt pour accélérer l'hydrolyse de la matière organique.It is found that the removal performance of the two reactors are quite similar, and that the presence of an anaerobic inoculum is, in this case, not of interest to accelerate the hydrolysis of the organic material.
Les déchets organiques solides contiennent déjà leur propre inoculum, ayant déjà des systèmes enzymatiques adaptés pour l'hydrolyse. Ce résultat va à rencontre de nombreux enseignements indiquant que le recyclage de bactéries en continu est le seul phénomène bénéfique pour améliorer le traitement des solides.Solid organic waste already contains its own inoculum, already having enzymatic systems suitable for hydrolysis. This result goes against many lessons indicating that continuous recycling of bacteria is the only beneficial phenomenon to improve the treatment of solids.
Il] Exemple de mise en œuvre du procédé de traitement selon l'invention A la figure 5 est représentée de manière schématique une chaîne de traitement de produits organiques solides conforme à l'invention, dans laquelle de manière concomitante, des rejets liquides annexes peuvent être traités.II] Example of Implementation of the Treatment Process According to the Invention In FIG. 5 is schematically represented a solid organic product processing line according to the invention, in which concomitantly, additional liquid discharges may be treaties.
Plus précisément, l'installation comporte un réacteur d'hydrolyse 10 apte à recevoir des produits organiques solides D0 à traiter. Un réacteur de méthanisation 11 est apte à traiter des liquides provenant directement de rejets liquides D9, et/ou de la phase liquide D3 récupérée à la sortie du réacteur d'hydrolyse.More specifically, the installation comprises a hydrolysis reactor 10 capable of receiving solid organic products D 0 to be treated. A methanation reactor 11 is able to treat liquids directly from liquid discharges D 9 , and / or from the liquid phase D 3 recovered at the outlet of the hydrolysis reactor.
Le réacteur d'hydrolyse 10 peut être un réacteur de digestion anaérobie ou aérobie. Le réacteur de méthanisation 11 est un réacteur de digestion anaérobie.The hydrolysis reactor 10 may be an anaerobic or aerobic digestion reactor. The methanation reactor 11 is an anaerobic digestion reactor.
Un séparateur 12 récupère une masse de déchets Di au moins partiellement traités au sortir du réacteur d'hydrolyse 10, de manière à séparer la phase liquide D3 de la phase solide D2. La phase liquide D3 est acheminée en direction du réacteur de méthanisation 11 , où elle est traitée en même temps que les rejets liquides. Bien entendu, la phase liquide D3 peut être traitée dans un autre réacteur de méthanisation. La phase solide D2 peut être en tout ou partie acheminée hors de la chaîne de traitement. Conformément à l'invention, l'installation comporte des moyens de réinjection 13 d'une fraction de solides traités D5 dans le réacteur d'hydrolyse 10. Les moyens de réinjection 13 comportent une canalisation apte à acheminer la fraction de solides traités D5 depuis une canalisation d'évacuation de la phase solide 14 dans le réacteur d'hydrolyse 10, ou directement depuis le séparateur 12. Les moyens de réinjection comportent également des moyens de régulation du débit aptes à moduler le débit d'alimentation en solides traités D5 en fonction des besoins. Le réglage des flux de solides traités D4, D5 permet d'ajuster le TSS dans le réacteur de traitement des solides.A separator 12 collects a mass of waste D at least partially treated at the outlet of the hydrolysis reactor 10, so as to separate the liquid phase D 3 from the solid phase D 2 . The liquid phase D 3 is conveyed towards the methanation reactor 11, where it is treated at the same time as liquid discharges. Of course, the liquid phase D 3 can be treated in another methanation reactor. The solid phase D2 may be wholly or partly conveyed out of the treatment chain. According to the invention, the installation comprises means 13 for reinjecting a fraction of treated solids D 5 into the hydrolysis reactor 10. The reinjection means 13 comprise a channel capable of conveying the fraction of treated solids D 5 from an evacuation pipe of the solid phase 14 in the hydrolysis reactor 10, or directly from the separator 12. The reinjection means also comprise flow control means adapted to modulate the feed rate of treated solids D 5 as needed. Adjusting the treated solids streams D 4 , D 5 makes it possible to adjust the TSS in the solids processing reactor.
Le liquide traité D6 au sortir du réacteur de méthanisation 11 est caractérisé par une faible teneur en pollution organique résiduelle et une alcalinité élevée, dues aux différentes réactions biochimiques qui se sont déroulées lors de la transformation en méthane des composés organiques solubles. Une fraction de liquide traité D8 issue du liquide traité D6 au sortir du réacteur de méthanisation est utilisée pour alimenter le réacteur d'hydrolyse 10, au travers duquel elle va percoler ou être mélangée, et entraîner les éléments solubilisés issus de l'hydrolyse et de l'acidogénèse. Le reste de la phase liquide traité D7 est évacué hors du système de traitement. Pour cela, l'installation pour le traitement des produits organiques solides selon l'invention comporte des moyens de réinjection contrôlée 16 d'une fraction de liquide traité D8 apte à amener ladite fraction D8 depuis une canalisation d'évacuation 15 du liquide traité vers le réacteur d'hydrolyse 10, ou directement depuis le réacteur de méthanisation 11. Les moyens de réinjection 16 comportent également des moyens de régulation du débit aptes à moduler le débit d'alimentation en fraction de liquides traités D8, c'est-à-dire le flux, en fonction des besoins. Le réglage des flux de liquides traités D7, D8 permet d'ajuster le TSL dans le réacteur de traitement des solides 10.The treated liquid D 6 at the outlet of the methanation reactor 11 is characterized by a low content of residual organic pollution and a high alkalinity, due to the different biochemical reactions that have taken place during the transformation into methane of the soluble organic compounds. A treated liquid fraction D 8 from the treated liquid D 6 from the methanation reactor is used to supply the hydrolysis reactor 10, through which it will percolate or be mixed, and cause the solubilized elements resulting from the hydrolysis and acidogenesis. The remainder of the treated liquid phase D 7 is discharged out of the treatment system. For this, the plant for the treatment of solid organic products according to the invention comprises controlled reinjection means 16 of a treated liquid fraction D 8 capable of bringing said fraction D 8 from an evacuation pipe 15 of the treated liquid to the hydrolysis reactor 10, or directly from the methanation reactor 11. The reinjection means 16 also comprise flow control means adapted to modulate the feed rate of the fraction of treated liquids D 8 , that is, to say the flow, according to the needs. Adjusting the treated liquid flows D 7, D 8 makes it possible to adjust the TSL in the solid-state treatment reactor 10.
L'utilisation d'un séparateur solide/liquide 12, par exemple une centrifugeuse, permet non seulement de maîtriser les TSS, mais également d'ajuster, via la fraction de solide traité réinjectée D5 la teneur en matière sèche dans le réacteur d'hydrolyse 10, matière sèche parmi laquelle se trouve une densité importante de micro-organismes, dont la concentration dans le réacteur de traitement des solides 10 favorise la vitesse de réaction biologique.The use of a solid / liquid separator 12, for example a centrifuge, makes it possible not only to control the TSS, but also to adjust, via the treated solid fraction reinjected D5, the dry matter content in the hydrolysis reactor. 10, dry matter among which found a high density of microorganisms, the concentration of which in the solids processing reactor favors the rate of biological reaction.
Dans un autre exemple de réalisation, il est possible de ne pas prévoir de séparateur 12 proprement dit, tout en gardant l'étape de séparation de phases. En effet, dans le cas où le solide est suffisamment hétérogène pour constituer une couche au travers de laquelle le liquide peut s'écouler sans entraîner de solide, ou percoler, le solide peut être directement extrait du réacteur par un système d'extraction approprié, tel qu'une pompe à vis d'Archimède ou autre, liquide étant le résidu de percolation, ou lixiviat sortant du réacteur d'hydrolyse 10.In another embodiment, it is possible not to provide separator 12 itself, while keeping the phase separation step. Indeed, in the case where the solid is sufficiently heterogeneous to form a layer through which the liquid can flow without causing solid, or percolate, the solid can be directly removed from the reactor by a suitable extraction system, such as an Archimedean screw pump or other, liquid being the percolation residue, or leachate leaving the hydrolysis reactor 10.
Dans l'invention, on réutilise une fraction réglable de liquide traitée Ds pour rediluer ou percoler à travers la masse de produits organiques solides contenue dans le réacteur d'hydrolyse 10. On ajuste ainsi le niveau d'évacuation des composés organiques acides solubles et on remonte le pH dans le réacteur d'hydrolyse. L'alcalinité élevée de la fraction de liquide traité D8 permet de contrer la baisse d'alcalinité due à l'acidogénèse au sein de la masse de produits organiques solides, et donc de maintenir la vitesse de solubilisation et d'acidogénèse desdits produits organiques solides à un niveau élevé.In the invention, an adjustable fraction of treated liquid Ds is reused to redilute or percolate through the mass of solid organic products contained in the hydrolysis reactor 10. The evacuation level of the soluble organic acid compounds is thus adjusted and Raises the pH in the hydrolysis reactor. The high alkalinity of the treated liquid fraction D 8 makes it possible to counteract the drop in alkalinity due to acidogenesis within the mass of solid organic products, and thus to maintain the rate of solubilization and acidogenesis of said organic products. solid at a high level.
Cette méthode de traitement permet donc, d'une part, de traiter conjointement des rejets liquides Dg et solides Do par digestion anaérobie, et d'optimiser la phase de traitement des solides en ajustant à la fois le temps de séjour des solides et le temps de séjour des liquides. Le liquide D3 ayant traversé le réacteur d'hydrolyse 10 et récupéré au sortir du séparateur 12 est chargé en molécules solubles issues de l'acidogénèse et est renvoyé dans le réacteur de méthanisation 11.This method of treatment thus makes it possible, on the one hand, to treat liquid Dg and solid Do discharges together by anaerobic digestion, and to optimize the solids treatment phase by adjusting both the residence time of the solids and the time of residence of liquids. The liquid D 3 having passed through the hydrolysis reactor 10 and recovered at the exit of the separator 12 is loaded with soluble molecules originating from the acidogenesis and is returned to the methanation reactor 11.
Avantageusement, le réacteur de traitement des liquides 11 est un réacteur de digestion anaérobie à forte charge, capable de tolérer une certaine quantité de solides en suspension, et plus particulièrement un lit fixe ayant un système de décolmatage en continu tel que celui décrit dans la demande de brevet FR2885126.Advantageously, the liquid treatment reactor 11 is a high-load anaerobic digestion reactor, capable of tolerating a certain amount of suspended solids, and more particularly a fixed bed having a continuous declogging system such as that described in the application FR2885126.
Dans un mode de mise en œuvre particulier du procédé de traitement selon l'invention, il est possible de traiter des déchets contenant à la fois des solides en suspension et des liquides. Dans ce cas, les phases liquide et solide sont séparées par tout moyen connu de manière à séparer en deux flux les solides et les liquides qui sont alors traités selon les étapes décrites ci-dessus.In a particular embodiment of the treatment method according to the invention, it is possible to treat waste containing both suspended solids and liquids. In this case, the liquid and solid are separated by any known means so as to separate in two streams solids and liquids which are then treated according to the steps described above.
III] Méthode de paramétrage du procédé de traitement des produits organiques solides selon l'inventionIII] Parameterization Method of the Process for the Treatment of Solid Organic Products According to the Invention
De manière à adapter le procédé de traitement aux produits organiques solides à traiter, il est possible de paramétrer spécifiquement le réacteur d'hydrolyse afin notamment d'ajuster le TSS et le TSL.In order to adapt the treatment process to the solid organic products to be treated, it is possible to specifically parameterize the hydrolysis reactor in particular to adjust the TSS and the TSL.
On propose ci-dessous, une méthode de paramétrage des caractéristiques de l'installation en fonction des objectifs de traitement souhaités et des déchets à traiter, étant bien entendu qu'elle n'est pas limitative. Pour cela, il est fait référence à la figure 5.A method of parameterizing the characteristics of the installation according to the desired treatment objectives and the waste to be treated is proposed below, it being understood that it is not limiting. For this, reference is made to FIG.
1- Notations : D0 à D8 : débits massiques (en kg/jour)1- Notations: D 0 to D 8 : mass flow rates (in kg / day)
Xo à Xs : concentration en matière organique solide biodégradable dans les flux 0 à 8 (en kgMO/kg) ;Xo to Xs: concentration of biodegradable solid organic matter in streams 0 to 8 (in kgMO / kg);
X'o à X'β : concentration en solide inerte (non biodégradable) dans les flux 0 à 8 (en kg/kg) ; So à Ss : concentration en matière organique soluble dans les flux 0 àX'o to X'β: concentration of inert solid (non-biodegradable) in streams 0 to 8 (in kg / kg); So at Ss: concentration of soluble organic matter in streams 0 to
8 (en kgMO/kg) ;8 (in kgMO / kg);
MR : Masse du réacteur d'hydrolyse (en kg) ; s : taux de recyclage des solides dans le réacteur d'hydrolyse 10 (s=D5/D2), t : efficacité de séparation des solides dans le séparateur, t=D2X2/DiXi, propriété intrinsèque du séparateur ; c : ratio des flux D2/D1 , propriété intrinsèque du séparateur, p. : rendement de dégradation sur le solide biodégradable, sans dimension Rx : vitesse spécifique de solubilisation du solide biodégradable dans le réacteur (en kgX/kg de réacteur/jour)M R : mass of the hydrolysis reactor (in kg); s: solids recycling rate in the hydrolysis reactor 10 (s = D 5 / D 2 ), t: separation efficiency of the solids in the separator, t = D 2 X 2 / DiXi, intrinsic property of the separator; c: D2 / D1 flux ratio, intrinsic property of the separator, p. : degradation yield on the biodegradable solid, dimensionless Rx: specific rate of solubilization of the biodegradable solid in the reactor (in kgX / kg of reactor / day)
2- Problématique :2- Problematic:
Compte tenu d'un flux massique d'entrée Do et d'une concentration d'entrée Xo donnés, comment calculer la dimension du réacteur, c'est-à-dire la masse MR, ainsi que le niveau de recyclage de solide, c'est-à-dire la fraction de solides traités réinjectée s, pour obtenir un niveau de dégradation p souhaité.Taking into account a given input mass flow Do and a given input concentration Xo, how to calculate the reactor size, that is to say the mass M R , as well as the level of solid recycling, that is to say the treated solids fraction reinjected, to obtain a desired level of degradation p.
Le temps de séjour solide, TSS, s'entend comme le temps moyen passé par une substance inerte, c'est-à-dire non biodégradable, de concentration X' dans l'ensemble comportant le réacteur d'hydrolyse 10 et le séparateur 12.The solid residence time, TSS, is understood as the average time spent by an inert substance, that is to say non-biodegradable, of concentration X 'in the assembly comprising the hydrolysis reactor 10 and the separator 12. .
Le TSS peut donc être exprimé de la manière suivant :The TSS can be expressed as follows:
MnX,' M n X, '
TSS = - Ryi~ 1TSS = - R yi ~ 1
D4X4 D 4 X 4
Ainsi, pour un flux de produits organiques solides à traiter entrant Do donné et un débit de réinjection de liquide traité D8 donné, qui sera fonction des déchets et de leur vitesse de dégradation, le TSS dépend de deux paramètres : la masse totale du réacteur MR et la fraction de solides traités s recyclée dans le réacteur 10, les paramètres c et t étant des propriétés intrinsèques du séparateur 12.Thus, for a stream of solid organic products to be treated entering D given and a given D 8 treatment liquid feed rate, which will be a function of the waste and their degradation rate, the TSS depends on two parameters: the total mass of the reactor M R and the fraction of treated solids recycled in the reactor 10, the parameters c and t being intrinsic properties of the separator 12.
On cherche à obtenir des performances de dégradation pour des produits organiques solides ayant des caractéristiques D0, Xo données, selon un rendement p fixé par exemple par l'utilisateur en fonction de la destination finale des déchets à traiter dans une installation comportant un séparateur ayant des performances c, t données, le flux de liquide traité réinjecté D8 étant également fixé. Pour cela, on doit déterminer les dimensions du réacteur MR ainsi que la fraction de solide traité s à réinjecter dans le réacteur d'hydrolyse 10 permettant d'atteindre les objectifs.It is sought to obtain degradation performance for solid organic products having given characteristics D 0 , Xo, in a yield p fixed for example by the user according to the final destination of the waste to be treated in an installation comprising a separator having performances c, t data, the flow of treated liquid reinjected D 8 being also fixed. For this, it is necessary to determine the dimensions of the reactor M R and the fraction of treated solid to reinject in the hydrolysis reactor 10 to achieve the objectives.
Par ailleurs, on propose ci-dessous une méthode pour dimensionner conjointement le flux de rinçage D8, associé au temps de séjour des liquides, en fonction de la nature des produits organiques solides à traiter et de leur vitesse de dégradation. Pour cela, on caractérise l'installation à partir d'un système d'équations algébriques simples, issues des bilans de masses associés au fonctionnement de l'installation en mode continu, ainsi que sur la connaissance experte acquise sur la cinétique d'hydrolyse et de solubilisation de la matière organique biodégradable.Furthermore, a method is proposed below for jointly dimensioning the D 8 flushing stream, associated with the residence time of the liquids, depending on the nature of the solid organic products to be treated and their rate of degradation. For this purpose, the system is characterized from a system of simple algebraic equations derived from the mass balances associated with the operation of the installation in continuous mode, as well as from the Expert knowledge acquired on the kinetics of hydrolysis and solubilization of biodegradable organic matter.
2.1- Première équation : définition du rendement Le rendement p est définit comme étant le taux d'abattement de solide organique entre l'entrée et la sortie, c'est-à-dire le flux de digestat D4 :2.1- First equation: definition of the yield The yield p is defined as being the rate of reduction of organic solid between the entry and the exit, that is to say the flow of digestate D 4 :
D0X0-D4X4 D 0 X 0 -D 4 X 4
D0X0 D 0 X 0
Sachant que X4=X5=X2, et connaissant les relations reliant les propriétés du séparateur liquide solide, on a également : D4 =(I-^D1 Knowing that X4 = X 5 = X2, and knowing the relations connecting the properties of the solid liquid separator, we also have: D 4 = (I- ^ D 1
X4 = X 2 = X 4 = X 2 =
CVS
Et donc : p =l-{l- s)t DχXχ And so: p = l- {l- s) t DχXχ
D0X0 D 0 X 0
Par ailleurs, Di est connu du bilan de masse sur le réacteur :Moreover, Di is known from the mass balance on the reactor:
D1 = D0+D& + D5 avec D5 = ScD1 D 1 = D 0 + D & + D 5 with D 5 = ScD 1
Par conséquent :Therefore :
D1 {\ -S)I X1 p =l- 1 + - [Equation 1] D0 1-sc X1 D 1 {\ -S) IX 1 p = l- 1 + - [Equation 1] D 0 1-sc X 1
2.2- Deuxième équation : bilan de masse sur la matière organique solide biodégradable2.2- Second equation: mass balance on the biodegradable solid organic matter
Le bilan matière sur la matière organique solide biodégradable est basé sur la non accumulation de matière organique biodégradable dans l'enceinte de bilan, définie comme le réacteur d'hydrolyse ; il s'écrit de la manière suivante :The material balance on the biodegradable solid organic material is based on the non-accumulation of biodegradable organic material in the balance chamber, defined as the hydrolysis reactor; it is written as follows:
D0X0+ D%X% + D5X5 -D1X1 =TxM, Parmi les termes d'entrée, le terme D8Xs est constitué de la fraction de liquide traité réinjecté issue du réacteur de méthanisation 11. Il est donc possible de faire l'hypothèse que ce flux représente un apport négligeable de matière organique solide biodégradable par rapport aux flux d'entrée D0Xo et au flux de recyclage D5X5 représentant la fraction de produits organiques solides traités s réinjectée dans le réacteur d'hydrolyse.D 0 X 0 + D % X % + D 5 X 5 -D 1 X 1 = T x M, Among the input terms, the term D 8 Xs consists of the fraction of treated liquid reinjected from the methanation reactor 11. It is therefore possible to assume that this flow represents a negligible contribution of biodegradable solid organic matter by relative to the input streams D 0 X 0 and to the recycling stream D 5 X 5 representing the fraction of treated solid organic products reinjected into the hydrolysis reactor.
Le bilan se réduit donc à :The balance sheet is therefore reduced to:
D0X0 + D5X5 - D1X1 = TxM,D 0 X 0 + D 5 X 5 - D 1 X 1 = T x M,
Par ailleurs, on sait à la suite de nombreuses études expérimentales, que la vitesse d'hydrolyse rx est proportionnelle à la concentration Xi de matière organique biodégradable dans le réacteur d'hydrolyse 10. Par ailleurs, il est connu que la concentration en sortie d'un réacteur agité est égale à la concentration dans ledit réacteur. On peut alors écrire rx = kXλ k étant le coefficient de proportionnalité, ou constante cinétique, explicitée ci-dessous.Moreover, it is known from numerous experimental studies, that the hydrolysis rate r x is proportional to the concentration Xi of biodegradable organic material in the hydrolysis reactor 10. Moreover, it is known that the concentration of of a stirred reactor is equal to the concentration in said reactor. We can then write r x = kX λ k being the coefficient of proportionality, or kinetic constant, explained below.
Connaissant la relation permettant d'exprimer X5 en fonction de Xi (X5=tXi/c), associée aux propriétés du séparateur ;Knowing the relation allowing to express X 5 according to Xi (X 5 = tXi / c), associated with the properties of the separator;
Connaissant la relation qui permet d'exprimer D5 en fonction de D0 etKnowing the relation that allows to express D 5 according to D 0 and
l — sc Connaissant la relation qui permet d'exprimer Di en fonction de D0 etl - sc Knowing the relationship that expresses Di in terms of D 0 and
D, : A =.Vt-i l — sc Le bilan peut donc s'écrire, après réarrangement : D ,: A = .Vt-i l - sc The balance can therefore be written, after rearrangement:
MR _ 1 D0 + D, 1 - StM R _ 1 D 0 + D, 1 - St
[Equation 2] k *1 D0 1 - SC[Equation 2] k * 1 D 0 1 - SC
2.3- Troisième équation : bilan sur la phase soluble2.3- Third equation: assessment of the soluble phase
Cette équation permet de rendre compte de l'effet de dilution associé au flux de liquide traité du réacteur de méthanisation 11 réinjecté dans le réacteur d'hydrolyse 10. Si on écrit le bilan de matière sur la matière organique solubilisée, et en prenant comme hypothèse que l'apport de matière organique solubilisée par le flux Ds est négligeable, alors on peut écrire :This equation makes it possible to account for the dilution effect associated with the treated liquid flow of the methanation reactor 11 reinjected into the hydrolysis reactor 10. If the material balance is written on the material solubilized organic, and assuming that the contribution of organic matter solubilized by the flow Ds is negligible, then we can write:
D0S0 + D5S5 - DxSx= -rxM R On note que le terme cinétique est l'opposé du terme de disparition de matière organique solide, puisque toute la matière organique biodégradable solide qui est hydrolysée se retrouve sous forme soluble.D 0 S 0 + D 5 S 5 - D x S x = -r x M R It is noted that the kinetic term is the opposite of the term of disappearance of solid organic matter, since all the solid biodegradable organic material which is hydrolysed is found in soluble form.
Connaissant la relation entre S5 et Si, à savoir S5=Si ; Connaissant les relations permettant d'exprimer Di et D5 en fonction de D0 et D8 ;Knowing the relation between S 5 and Si, namely S 5 = Si; Knowing the relations allowing to express Di and D 5 according to D 0 and D 8 ;
On peut écrire :We can write :
D0(S0 - S, )+ kX,MR Z)8 = — ^-^ - ι- — - [Equation 3]D 0 (S 0 - S,) + kX, M R Z) 8 = - ^ - ^ - ι - - - [Equation 3]
Le temps de séjour liquide dans le réacteur d'hydrolyse 10 est donné par : TSL = MR The liquid residence time in the hydrolysis reactor 10 is given by: TSL = MR
Dn + AD n + A
3- Méthode de résolution des équations3- Method of solving equations
Le système constitué des équations 1 , 2 et 3 fait intervenir les variables suivantes :The system consisting of Equations 1, 2 and 3 involves the following variables:
D0, Xo, SO, t, c : sont des données d'entrée qui ne varient pas ; p est l'objectif de traitement ;D 0 , Xo, SO, t, c: are input data that do not vary; p is the treatment goal;
MR, Ds et s : sont les paramètres de dimensionnement ; Xi et Si : sont respectivement la concentration de travail en matière organique biodégradable solide et soluble dans le réacteur, qui doivent être réglés à des valeurs optimales ; k : est la constante d'hydrolyse, qui dépend de la nature des produits organiques solides à traiter.M R , Ds and s: are the sizing parameters; Xi and Si: respectively are the working concentration of biodegradable solid organic material and soluble in the reactor, which must be adjusted to optimal values; k: is the hydrolysis constant, which depends on the nature of the solid organic products to be treated.
La méthode de dimensionnement propose donc : de fixer la concentration de travail Xi souhaitée dans le réacteur d'hydrolyse ; d'en déduire la concentration Si souhaitable dans le réacteur d'hydrolyse ; de proposer une valeur de k, qui dépend de la nature des produits organiques solides à traiter ; - de terminer le calcul en déduisant MR, D8 et s à partir des équations 1 , 2 et 3.The sizing method therefore proposes: setting the desired working concentration Xi in the hydrolysis reactor; to deduce the Si concentration desirable in the hydrolysis reactor; to propose a value of k, which depends on the nature of the solid organic products to be treated; to complete the calculation by deducing M R , D 8 and s from equations 1, 2 and 3.
3.1- Valeur de Xi :3.1- Value of Xi:
La valeur de Xi est fixée de manière à obtenir un bon compromis entre l'efficacité de la réaction biologique et la facilité de pompage et de brassage du milieu ; cette valeur dépend aussi de la nature en entrée des produits organiques solides à traiter, s'ils sont plus ou moins concentrés.The value of Xi is set so as to obtain a good compromise between the efficiency of the biological reaction and the ease of pumping and stirring of the medium; this value also depends on the input nature of the solid organic products to be treated, if they are more or less concentrated.
La valeur choisie est comprise entre 0.005 et 0.3 kg de matière organique par kg de réacteur, la valeur de 0.005 correspondant à la limite inférieure en dessous de laquelle l'efficacité de la réaction biologique est faible, et 0.3 correspondant à la limite supérieure au dessus de laquelle le pompage et le brassage du produit sont compromis.The value chosen is between 0.005 and 0.3 kg of organic matter per kg of reactor, the value of 0.005 corresponding to the lower limit below which the efficiency of the biological reaction is low, and 0.3 corresponding to the upper limit above from which the pumping and mixing of the product are compromised.
3.2- Valeur de Si :3.2- Value of Si:
II est intéressant de maintenir la valeur de Si la plus faible possible. En effet, une valeur trop élevée peut entraîner une acidification rapide du milieu de fermentation et stopper la réaction d'hydrolyse. Il est relativement avantageux d'utiliser un critère de proportionnalité f entre Xi et Si : It is interesting to keep the value of Si as low as possible. In fact, a value that is too high can lead to rapid acidification of the fermentation medium and stop the hydrolysis reaction. It is relatively advantageous to use a proportionality criterion f between Xi and Si:
La valeur de f est choisie pour que la concentration en matière organique soluble demeure faible devant Xi : 0,001 < / < 0,2The value of f is chosen so that the concentration of soluble organic matter remains low in front of Xi: 0.001 </ <0.2
3.3- Valeur de k :3.3- Value of k:
La constante cinétique k dépend de la nature des produits organiques solides à traiter. On sait que la constante d'hydrolyse des composés organiques solides varie selon qu'il s'agit de sucres, de protéines ou de graisses.The kinetic constant k depends on the nature of the solid organic products to be treated. It is known that the hydrolysis constant of solid organic compounds varies depending on whether it is sugars, proteins or fats.
On a mis au point une méthode de fractionnement de la matière organique des déchets basée sur la détermination de la teneur en graisse, sucres, protéines et fibres (Buffière et coll., 2005, Water Science and Technology, 53(8) pages 233-241 ). On peut associer aux fractions obtenues des cinétiques d'hydrolyse. Les constantes d'hydrolyse ainsi obtenues sont notées :A method for fractionating organic waste material based on the determination of fat content has been developed. sugars, proteins and fibers (Buffière et al., 2005, Water Science and Technology, 53 (8) pages 233-241). Fractions obtained can be associated with kinetics of hydrolysis. The hydrolysis constants thus obtained are noted:
- ks : constante d'hydrolyse associée à la dégradation des sucres ;- k s : hydrolysis constant associated with the degradation of sugars;
- kP : constante d'hydrolyse associée à la dégradation des protéines ;- k P : hydrolysis constant associated with the degradation of proteins;
- kG : constante d'hydrolyse associée à la dégradation des graisses ;- k G : hydrolysis constant associated with the degradation of fats;
- kF : constante d'hydrolyse associée à la dégradation des fibres.- kF: hydrolysis constant associated with fiber degradation.
Ainsi, si la matière organique se compose d'une fraction de sucres fs, de protéines fp, de graisses fû et de fibres fF, on peut calculer la constante d'hydrolyse associée à la dégradation de la matière organique dans son ensemble selon la formule suivante :Thus, if the organic matter consists of a fraction of fs, fp, fol and ff, the hydrolysis constant associated with the degradation of organic matter as a whole can be calculated according to the formula next :
i FnFi F n F
Le tableau 2 ci-dessous reprend à titre d'exemple les valeurs recommandées pour les différentes constantes d'hydrolyse à une température de 37°C.Table 2 below shows, by way of example, the recommended values for the various hydrolysis constants at a temperature of 37.degree.
Tableau 2 : Valeurs recommandées pour les constantes d'hydrolyse (en j ;-1 )\Table 2: Recommended values for hydrolysis constants (in j; -1)
3.4- Résolution du problème de dimensionnement3.4- Solving the sizing problem
La procédure de résolution du problème est la suivante :The problem resolution procedure is as follows:
Caractériser le déchet entrant, en particulier la teneur en matière organique solide biodégradable (Xo) et en matière soluble biodégradable (So), et déterminer les fractions de protéines, sucres, graisses et fibres comme décrit dans l'état de la technique (Buffière et coll., 2005, Water Science and Technology, 53(8) pages 233-241 ) ; Choisir, en fonction de la nature du déchet entrant, les valeurs de Xi et de Si qui sont optimales par rapport au traitement souhaité ;Characterize the incoming waste, in particular the content of biodegradable solid organic matter (Xo) and soluble biodegradable matter (So), and determine the fractions of proteins, sugars, fats and fibers as described in the state of the art (Buffer and coll., 2005, Water Science and Technology, 53 (8) pages 233-241); Choose, depending on the nature of the incoming waste, the values of Xi and Si which are optimal with respect to the desired treatment;
Calculer, à partir des données du tableau 1 , la constante cinétique du procédé ; - Résoudre le système de trois équations à trois inconnues constitué par les équations 1 , 2 et 3 afin de connaître MR, DS et s.Calculate, from the data in Table 1, the kinetic constant of the process; - Solve the system of three equations with three unknowns consisting of equations 1, 2 and 3 in order to know M R , D S and s.
4- Exemple d'application de la méthode de paramétrage4- Example of application of the parameterization method
4.1- Données d'entrées4.1- Input data
On souhaite traiter des produits organiques solides selon les caractéristiques suivantes :It is desired to treat solid organic products according to the following characteristics:
Flux de produits organiques solides à traiter : D0 = 1000 kg/jour. Matière organiques solides biodégradables Xo = 0,2 kgMO/kg de déchets, ou produits organiques solides à traiter ; constitués principalement de sucres (fs=0,8) et de fibres (fF=0,2).Flow of solid organic products to be treated: D 0 = 1000 kg / day. Biodegradable solid organic material Xo = 0.2 kgMO / kg of waste, or solid organic products to be treated; consisting mainly of sugars (f s = 0.8) and fibers (f F = 0.2).
Matière organiques solubles biodégradable: So = 0,1 kgMO/kg de déchets.Biodegradable soluble organic material: So = 0.1 kgMO / kg of waste.
Le séparateur utilisé a les caractéristiques suivantes : t=1 , c'est-à-dire qu'on a une séparation totale du solide au niveau du séparateur ; c= 0.2 On souhaite obtenir un taux d'hydrolyse de matière organique biodégradable de 70% (ρ=0,7).The separator used has the following characteristics: t = 1, that is to say that there is a total separation of the solid at the separator; c = 0.2 It is desired to obtain a biodegradable organic matter hydrolysis rate of 70% (ρ = 0.7).
4.2-Dimensionnement : a- Choix de Xi : On choisit la valeur de 0,05 kgMO/kg b- Choix de Si : Compte tenu de la forte teneur en sucre et du risque d'inhibition rapide associé, on prend une valeur assez faible pour f = 0.1 ; c- Calcul de k : On prend ks=0.18 et kF=0.03 , qui sont des valeurs fréquemment rencontrées dans la bibliographie; il vient k=0.15 j"1.4.2-Dimensioning: a- Choice of Xi: We choose the value of 0.05 kgMO / kg b- Choice of Si: Given the high sugar content and the risk of rapid inhibition associated, we take a low value for f = 0.1; c- Calculation of k: We take k s = 0.18 and k F = 0.03, which are values frequently encountered in the bibliography; he comes k = 0.15 j "1 .
Dans la mesure où t=1 , les équations 1 et 2 peuvent être combinées pour donner directement la valeur de MR : M- = PSince t = 1, equations 1 and 2 can be combined to directly give the value of M R : M- = P
R X, k en réinjectant dans l'équation 3 : D8 = — ι- — ^- 1D0 R X, k by reinjecting into equation 3: D 8 = - ι - - ^ - 1 D 0
X, 1 - pX, 1 - p
•s,• s,
Et pour s s = Xo $o + P^oAnd for s s = Xo $ o + P ^ o
A_c »- P g| A_ c »- P g |
4.3- Résultats :4.3- Results:
MR= 18667 kgM R = 18667 kg
D8= 47000 kg/jD 8 = 47000 kg / d
S=0.98S = 0.98
TSL=0.4 jours TSS=I 5.6 joursTSL = 0.4 days TSS = I 5.6 days
Bien entendu, il est possible de procéder autrement pour paramétrer conformément à l'invention l'installation pour le traitement de produits organiques solides en fonction desdits déchets à traiter. Par exemple, il est possible de fixer les dimensions du réacteur et de procéder à deux ou trois tests dans lesquels on fait varier le TSL et/ou le TSS pour se rapprocher au mieux du rendement souhaité. Of course, it is possible to do otherwise to set according to the invention the plant for the treatment of solid organic products according to said waste to be treated. For example, it is possible to set the dimensions of the reactor and carry out two or three tests in which the TSL and / or the TSS are varied to get as close as possible to the desired yield.
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Claims

REVENDICATIONS
1- Procédé de traitement en continu de produits organiques solides dans lequel des produits organiques solides sont traités dans un réacteur d'hydrolyse (10), caractérisé en ce queProcess for the continuous treatment of solid organic products in which solid organic products are treated in a hydrolysis reactor (10), characterized in that
- on introduit une fraction de liquide traité (D8) dans le réacteur d'hydrolyse de manière à modifier le temps de séjour liquide (TSL) dans le réacteur d'hydrolyse et - on réintroduit une fraction de solides traités (D5) sortant du réacteur d'hydrolyse dans ledit réacteur d'hydrolyse, de manière à modifier le temps de séjour des produits organiques solides (TSS) dans le réacteur d'hydrolyse en fonction d'un taux de dégradation des produits organiques solides (p) souhaité. 2- Procédé de traitement selon la revendication 1 , caractérisé en ce quea fraction of treated liquid (D 8 ) is introduced into the hydrolysis reactor so as to modify the liquid residence time (TSL) in the hydrolysis reactor and a treated fraction of treated solids (D 5 ) is reintroduced of the hydrolysis reactor in said hydrolysis reactor, so as to modify the residence time of the solid organic products (TSS) in the hydrolysis reactor as a function of a desired degradation rate of the solid organic products (p). 2- Treatment process according to claim 1, characterized in that
- on traite une phase liquide (D3) sortant du réacteur d'hydrolyse dans un réacteur de méthanisation, la fraction de liquide traité introduite dans le réacteur d'hydrolyse étant au moins partiellement prélevée au sortir du réacteur de méthanisation.a liquid phase (D 3 ) leaving the hydrolysis reactor is treated in a methanation reactor, the fraction of treated liquid introduced into the hydrolysis reactor being at least partially withdrawn at the outlet of the methanation reactor.
3- Procédé de traitement selon l'une des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que3- treatment method according to one of claims 1 to 2, characterized in that
- on traite en parallèle des rejets liquides (D9) introduits directement dans un réacteur de méthanisation (11 ), la fraction de liquide traité introduite dans le réacteur d'hydrolyse étant au moins partiellement prélevée au sortir du réacteur de méthanisationin parallel, liquid discharges (D 9 ) introduced directly into a methanation reactor (11) are treated in parallel, the fraction of treated liquid introduced into the hydrolysis reactor being at least partially withdrawn from the methanation reactor.
4- Procédé de traitement selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que4- Treatment method according to any one of the preceding claims, characterized in that
- on caractérise la teneur en matière organique solide biodégradable (Xo) et en matière organique soluble biodégradable (So) des produits organiques solides à traiter, etthe content of biodegradable organic solid matter (Xo) and of biodegradable soluble organic matter (So) is characterized by the solid organic products to be treated, and
- on détermine la teneur en protéines, en sucres, en graisses et en fibres dans ladite matière organique solide biodégradable et dans ladite matière soluble biodégradable, de manière à adapter la constante d'hydrolyse (k) dans le réacteur d'hydrolyse aux caractéristiques des produits organiques solides à traiter.the content of proteins, sugars, fats and fibers in said biodegradable solid organic material and in said biodegradable soluble material is determined, in order to adapt the hydrolysis constant (k) in the hydrolysis reactor to the characteristics of the solid organic products to be treated.
5- Procédé de traitement selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que - on fixe la concentration de travail en matière organique biodégradable solide (Xi) et la concentration de travail en matière organique biodégradable soluble (Si) dans le réacteur d'hydrolyse en fonction de la nature des produits organiques solides à traiter.5- Treatment method according to any one of the preceding claims, characterized in that - one sets the working concentration of solid organic biodegradable material (Xi) and the working concentration of soluble biodegradable organic material (Si) in the reactor of hydrolysis depending on the nature of the solid organic products to be treated.
6- Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que la concentration de travail en matière organique biodégradable solide (Xi) est comprise entre 0.005 et 3 kgMO/kg.6. Process according to claim 5, characterized in that the working concentration of solid organic biodegradable material (Xi) is between 0.005 and 3 kgMO / kg.
7- Procédé selon l'une des revendications 5 à 6, caractérisé en ce que la concentration de travail en matière organique biodégradable soluble (Si) est faible par rapport à la concentration de travail en matière organique biodégradable solide (Xi) .7- Method according to one of claims 5 to 6, characterized in that the working concentration of soluble organic biodegradable material (Si) is low compared to the working concentration of solid organic biodegradable material (Xi).
8- Procédé de traitement selon l'une des revendications 4 à 7, caractérisé en ce que8- Treatment process according to one of claims 4 to 7, characterized in that
- on détermine les dimensions (MR) du réacteur d'hydrolyse et la fraction de solides traités (s) à réintroduire dans ledit réacteur d'hydrolyse en fonction :the dimensions (M R ) of the hydrolysis reactor and the fraction of solids treated (s) to be reintroduced into said hydrolysis reactor are determined according to:
- de la teneur en matière organique solide biodégradable (Xo) des produits organiques solides à traiter et de leur teneur en protéines, en sucres, en graisses et en fibres ;the content of biodegradable solid organic matter (Xo) of the solid organic products to be treated and their content of proteins, sugars, fats and fibers;
- de la teneur en matière soluble biodégradable (So) des produits organiques solides à traiter et de leur teneur en protéines, en sucres, en graisses et en fibres,- the content of soluble biodegradable matter (So) of the solid organic products to be treated and their content of proteins, sugars, fats and fibers,
- de la constante d'hydrolyse (k) dans le réacteur d'hydrolyse ;- the hydrolysis constant (k) in the hydrolysis reactor;
- de la concentration de travail en matière organique biodégradable solide (Xi) ; - de la concentration de travail en matière organique biodégradable soluble (Si) ; et- working concentration of solid biodegradable organic matter (Xi); - working concentration of soluble organic biodegradable material (Si); and
- du taux d'hydrolyse de la matière biodégradable souhaité.the degree of hydrolysis of the desired biodegradable material.
9- Procédé de traitement selon l'une des revendications 4 à 8, caractérisé en ce que - on détermine la fraction de liquide traité (D8) à réintroduire dans le réacteur d'hydrolyse en fonction :9- Treatment process according to one of claims 4 to 8, characterized in that the fraction of treated liquid (D 8 ) to be reintroduced into the hydrolysis reactor is determined as a function of:
- de la teneur en matière organique soluble biodégradable (So) des produits organiques solides à traiter ; - de la concentration de travail en matière organique biodégradable soluble (Si) dans le réacteur d'hydrolyse ;the content of biodegradable soluble organic matter (So) of the solid organic products to be treated; the working concentration of soluble biodegradable organic material (Si) in the hydrolysis reactor;
- de la teneur en matière organique solide biodégradable (Xo) des produits organiques solides à traiter ;the content of biodegradable solid organic matter (Xo) of the solid organic products to be treated;
- du débit d'entrée des produits organiques solides à traiter dans le réacteur d'hydrolyse, etthe input flow rate of the solid organic products to be treated in the hydrolysis reactor, and
- du taux d'hydrolyse de la matière biodégradable souhaité.the degree of hydrolysis of the desired biodegradable material.
10- Installation pour le traitement en continu de produits organiques solides comportant10- Installation for the continuous treatment of solid organic products comprising
- un réacteur d'hydrolyse (10) ; - un conduit d'arrivée de produits organiques solides apte à alimenter en continu le réacteur d'hydrolyse en produits organiques solides ;a hydrolysis reactor (10); a feed pipe for solid organic products able to continuously supply the hydrolysis reactor with solid organic products;
- des moyens de séparation de phases (12) aptes à séparer une phase liquide d'une phase solide au sortir du réacteur d'hydrolyse ;- Phase separation means (12) capable of separating a liquid phase from a solid phase at the output of the hydrolysis reactor;
- des moyens de réinjection (13) contrôlée d'une fraction de la phase solide dans le réacteur d'hydrolysecontrolled reinjection means (13) for a fraction of the solid phase in the hydrolysis reactor
- des moyens d'alimentation (16) contrôlée du réacteur d'hydrolyse en liquide traité.- Feeding means (16) controlled hydrolysis reactor treated liquid.
11- Installation selon la revendication 10, caractérisée en ce qu'elle comporte - un réacteur de méthanisation (11 ),11- Installation according to claim 10, characterized in that it comprises - an anaerobic digestion reactor (11),
- un conduit d'arrivée de déchets liquides apte à alimenter le réacteur de méthanisation en déchets liquides à traitera liquid waste inlet pipe suitable for supplying the methanization reactor with liquid waste to be treated
- des moyens de réinjection (16) contrôlée d'une fraction de liquide traité sortant du réacteur de méthanisation dans le réacteur d'hydrolyse. 12- Utilisation de l'installation selon l'une des revendications 10 à 11 , pour mettre en œuvre le procédé selon l'une des revendications 1 à 9. - Controlled reinjection means (16) of a treated liquid fraction leaving the methanation reactor in the hydrolysis reactor. 12- Use of the installation according to one of claims 10 to 11, to implement the method according to one of claims 1 to 9.
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