EP4164990A1 - Method and device for treating organic waste, including the anaerobic digestion thereof and the composting of the digestates - Google Patents

Method and device for treating organic waste, including the anaerobic digestion thereof and the composting of the digestates

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EP4164990A1
EP4164990A1 EP21742528.9A EP21742528A EP4164990A1 EP 4164990 A1 EP4164990 A1 EP 4164990A1 EP 21742528 A EP21742528 A EP 21742528A EP 4164990 A1 EP4164990 A1 EP 4164990A1
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EP
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waste
enclosure
composting
anaerobic digestion
organic waste
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Application number
EP21742528.9A
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Inventor
Jean-Luc SALLUSTRO
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JUA
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    • Y02W30/40Bio-organic fraction processing; Production of fertilisers from the organic fraction of waste or refuse

Definitions

  • the present invention relates to the field of the biological treatment of volatile or non-volatile organic matter and waste.
  • organic materials and waste can be of various origins, such as slaughterhouse, kitchen and table waste, plants or woody products of agricultural, forestry or industrial origin. They can be liquid such as blood or waste from the dairy or wine industry, or solid such as viscera, spent grains, marc or the fermentable fraction of household and similar waste.
  • the invention concerns anaerobic digestion processes as well as aerobic composting processes for organic matter, but above all the coupling of these two treatment modes on a single station.
  • the invention therefore relates to a new process which couples in a single device a methanation process and a process for composting organic materials and waste.
  • the invention also relates to a new device for implementing this method.
  • WO 2017/109398 JUA Group describes an installation and a process for the biological treatment of organic waste and effluent by biodigestion. It is known that the treatment of organic materials by biodigestion is above all subject to bacterial ecology constraints which the techniques used to create and maintain an ecosystem favorable to the microorganisms particular to this type of bio-oxidation attempt to respect.
  • a biodigester is a reactor which accommodates and maintains populations of strictly anaerobic microbes which are brought to grow and reproduce on an organic substrate consisting of liquid or solid matter in the presence of water. Essentially, these specific microbial populations develop bio-oxidation activity, but in the absence of atmospheric oxygen.
  • the reaction is only possible when the three bacterial communities typical of this trophism form a balanced ecosystem such that the bulk of the reducing equivalents (carbon and hydrogen atoms) produced as waste products during bacterial anabolism ( hydrolysis, acidogenesis and acetogenesis) are finally found in methane (CH 4 , methanogenesis).
  • the bacterial species concerned are complex and relatively varied, but we know quite well their biochemical characteristics and the main features of their ecology. They are generally classified into three groups: hydrolytic and fermentative bacteria, acetogenic bacteria, and methanogenic bacteria.
  • the management of the artificial ecosystem constituted by an anaerobic bioreactor requires dynamic intervention to ensure certain essential physico-chemical conditions; such as pH, temperature and redox potential and nutritional requirements.
  • Certain essential physico-chemical conditions such as pH, temperature and redox potential and nutritional requirements.
  • the availability of digestible carbon is particularly critical to avoid fatal inhibitions in the presence of volatile fatty acids (commonly abbreviated VFAs) or supernumerary ammonium and to optimize methane production.
  • the critical parameters in the conduct of the anaerobic biodigestion process are pH, temperature, redox potential, and nutritional and metabolic supply.
  • the optimum pH for anaerobic digestion is around neutrality. It is the result of the optimum pH of each bacterial population; that of acidifying bacteria is between 5.5 and 6, acetogens prefer a pH close to neutrality while methanogens have maximum activity in a pH range between 6 and 8. However, methanation can occur in slightly acidic or alkaline media.
  • the activity of the methanogenic consortium is closely related to temperature. Two optimal temperature ranges can be defined: the mesophilic zone (between 35°C and 38°C) and the thermophilic zone (between 55°C and 60°C) with a decrease in activity on either side of the these temperatures.
  • the majority of bacterial species have been isolated from mesophilic environments, but all trophic groups of the anaerobic digestion steps have thermophilic species using the same metabolic pathways as mesophilic bacteria with similar or superior performance. It is nevertheless possible to work at temperatures different from the optimum with lower performance.
  • the redox potential represents the reduction state of the system, it affects the activity of methanogenic bacteria. These bacteria indeed require, in addition to the absence of oxygen, an oxidation-reduction potential of less than 330 mV to initiate their growth.
  • the Redox potential (Eh) is an indicator of the bioelectric activity of a natural environment; the lower it is the more it indicates a high level of energy available for biochemical exchanges in the environment considered. Humic substances positively influence the redox potential.
  • each bacterium constituting the methanogenic flora requires a sufficient supply of macro-elements (C, N, P, S) and trace elements for its growth.
  • the needs in macro-elements can be evaluated roughly starting from the raw formula describing the composition of a cell (C 5 H 9 O 3 N).
  • the culture medium must have carbon contents (expressed in Chemical Oxygen Demand (COD), nitrogen and phosphorus at least in the COD/N/P proportions equal to 400/7/1.
  • Ammonium is their main source of nitrogen. Some species fix molecular nitrogen while others need amino acids. Nitrogen requirements represent 11% of the volatile dry mass of the biomass and phosphorus requirements 1 /5 of those of nitrogen.
  • Methanogenic bacteria have high levels of Fe-S proteins which play an important role in the electron transport system and in the synthesis of coenzymes. Also the optimal concentration of sulfur varies from 1 to 2 mM (mmol/L) in the cell. This flora generally uses reduced forms such as hydrogen sulphide. Methanogens assimilate phosphorus in mineral form.
  • Certain trace elements are necessary for the growth of methanogens. These are more particularly nickel, iron and cobalt. Indeed, they are constituents of coenzymes and proteins involved in their metabolism. Magnesium is essential since it comes into play in the terminal reaction of methane synthesis as well as sodium appearing in the chemo-osmotic process of synthesis of Adenosine Tri-Phosphate (ATP).
  • ATP Adenosine Tri-Phosphate
  • fatty acids fatty acids
  • vitamins as well as complex mixtures such as yeast extract or peptone trypticase.
  • a bioreactor under anaerobic condition is an artifact that tries to optimize the living conditions of a colony of given microorganisms at a given time and / or in a given place in order to concentrate in a minimum biological retention time, therefore in a minimum volume of bioreactor, the maximum production of methane which results from the digestion of the substrates placed in aqueous solution or more generally in the absence of gaseous oxygen.
  • a biodigester consists of four major components: a sealed and often heat-insulated enclosure, a stirring or stirring device, a digestate heating device, and inlet/outlet devices for the substrate, the digestate and the biogas.
  • the enclosure serves not only to contain the substrate and isolate it from the air, but also to fix anaerobic bacterial colonies on suitable supports.
  • Some liquid-phase techniques use self-contained fixative cells that are immersed in the flux.
  • the advantage of this process lies in the maintenance of the availability of the bacterial strains despite the permanent or sequential transfer of the flows of treated substrates, the desired objective being not to have to restart bacterial seeding or to avoid specializing the flora by chemical inputs.
  • Several types of fixing processes are available, some for example granulate the substrate or part of the incoming substrate before seeding it and circulating it within the enclosure of the biodigester.
  • the process can be sequential loading (“batch” process) or continuous feeding.
  • Sequential loading processes have the major characteristic that they seek to establish, in the same enclosure for a single dose of substrate, the succession of the major phases of methane digestion.
  • the bacterial populations evolve on an identical substrate from the beginning to the end of the cycle and therefore do not need to expend energy to adapt to unexpected changes in their ecosystem, it is they who transform it and not the other way around.
  • the optimum conditions for starting the hydrolysis phase are provided (temperature, pH, nutrients, inoculation). It is then the turn of the transitory phase of acidogenesis which is regulated to allow the triggering of acetogenesis and finally of methanogenesis.
  • this process has the advantage of having a Hydraulic Retention Time (HRT) shorter than that of continuous flow protocols and of being easier to master.
  • HRT Hydraulic Retention Time
  • it is necessary to have several tanks operating in parallel which are activated one after the other as they are filled. In the event of dysfunction of a cell, the treatment can be continued with the others. It is also a process where the tanks are smaller and which generally accept substrates denser in dry matter. Nevertheless, the sequential loading makes it necessary to multiply the enclosures and the ancillary devices such as the loading hoppers, the valves and other pumps. Furthermore, the spontaneous evolution of anaerobic microbiomes in correlation with the succession of phases of digestion is not guaranteed and often requires external interventions to counter inhibitions, regulate nutrient demands and acid-base dynamics.
  • biodigester is of the sequential or continuous type, with fixed or free biomass, all the phases take place in the same enclosure.
  • This subsystem is either gravitational (sedimentation) or counterflow and is by far the majority.
  • the fundamental technological variations concern the modalities of the sequential or linear mixing of the substrates (stirred vs pulsed vs infinitely mixed), the modalities of introduction of the substrates and extraction of the digestates and eluates.
  • each of the four phases can be confined in a separate tank and the passage of the modified substrate at the end of each phase to the next is ensured by a mechanical or hydraulic system.
  • the state of the art clearly favors two-phase systems in which hydrolysis and acidogenesis are confined in a first enclosure while acetogenesis and methanogenesis are ensured together in the second enclosure.
  • the goal sought by these multiphase processes is to better manage the phases individually by playing on the micro conditions optimizing these different ecosystems.
  • Flow biodigesters with a low STS content have as main inputs industrial or domestic effluents, as is the case for wastewater treatment plants or highly volatile solid inputs rich in inhibiting components (AGV, NhV) strongly diluted.
  • These biodigesters have a particular configuration; the principle consists in using the biodigester as a sedimentation tank where the STS are retained and treated anaerobically while a flow of more or less purified water escapes.
  • the Biological Retention Time (TRB) of the STS is greater there than that of the total flow (TRH) because the biodigester integrates a passive or active settling system and a system of retention / anaerobic degradation of the sedimented digestible MS.
  • biodigesters are unsuitable for the treatment of solid organic waste except that the latter are ground and put into solution with effluents which will always constitute the majority of the input or which are highly diluted.
  • effluents which will always constitute the majority of the input or which are highly diluted.
  • the production of biogas and digestates is relatively low, but above all their capacity for primary purification of an effluent is sought, and their energy balance is balanced with the cogeneration of the biogas.
  • the family of biodigesters with an average STS concentration is the most common.
  • a solid digestible substrate is dissolved in two to three times its weight in water.
  • This modality of organic matter density in solution corresponds to a search for balance between the quantity of digestible matter, its viscosity and its coalescence in the enclosure of the digester and the capacity of the medium. anaerobic to harbor and maintain bacterial populations without risking their inhibition by way of biochemical saturation.
  • the digestate must not compact as long as it can be mobilized as the different phases of biodigestion progress. This process is therefore suitable for the treatment of the digestible fraction of solid organic waste subject to effective sorting upstream to evacuate the undesirable and relatively fine grinding which allows the hydraulic transfer of the digestible mass and the proliferation of high bacterial diversity.
  • medium DM concentration biodigesters particularly benefit from fixed biomass systems because the flow of substrate has a flow rate large enough to deplete the resident flora.
  • the volume loads to be applied can reach 15 to 20 kg COD/m 3 /d. Hydraulic residence times vary between 4 and 5 weeks. Under this configuration, the biogas yields are good and the production of digestates in the form of a more or less fibrous substrate requires at least a decantation if not a centrifugation.
  • Some organic waste deposits consist of a large solid fraction with low digestibility: the mass of DM is high but the proportion of Volatile Organic Matter (VOM) on the DM is low. Insofar as it is not possible to validly concentrate the VOM of this waste, it is desirable to have a technology which authorizes their treatment anaerobically.
  • VOM Volatile Organic Matter
  • biodigesters lies in the mode of advancement and mixing of the substrate and in the fact that they are almost exclusively sequential loading and free biomass bioreactors, but with seeding.
  • VOM content beyond a certain threshold of VOM content, there is a risk of overload which can lead to inhibition of methanogenesis, which is especially valid for waste rich in animal proteins. (carcasses and fat) or ammonium (litter and slurry).
  • the volume loads to be applied can reach 40 kg COD/m 3 /d. Hydraulic residence times vary between 2 and 3 weeks.
  • ammonium (NH4 + ) is an inhibitor of methanogenesis.
  • this limit of 3 g / 1 of NH4 + must not not be exceeded for waste whose C/N ratio is equal to or less than 20 with a VOM rate of around 60% of the MO.
  • the most common technique for keeping these particular organic substrates below the inhibition threshold consists of mixing waste that is too rich in protein (viscera, fish, dairy products, carcasses and other meat waste) with carbonaceous substrates.
  • the alternative to the mixture control approach consists in reducing the MOV rate of the waste (especially the proportion of ammonium) by subjecting it to a preliminary phase of intense thermophilic aerobic fermentation, but this requires in any case that meat waste is mixed with carbonaceous substrates.
  • thermolysis Another alternative consists of a heat treatment at low temperature inducing thermolysis which particularly affects the VFAs and restores them in a configuration of increased digestibility.
  • the present invention seeks to provide an integrated solution to the difficulties encountered by the various existing methane digestion processes confronted with the risks of inhibition by lack of digestible carbon or by lack of dilution water, the impossibility of rejecting into the environment raw digestates and the energy expenditure required due to the thermal needs of the bioreactors.
  • the present invention relates to continuous loading as well as infinitely mixed sequential multi-phase anaerobic digestion processes, regardless of their volatile organic solids content, whether they are free or fixed biomass, mesophilic or thermophilic.
  • the invention preferably relates to multi-phase, continuous feed, mesophilic and thermophilic, high volatile solids and attached biomass processes.
  • a methane digestion equipment is coupled with a composting equipment in a closed vessel, which makes it possible to carry out the addition of raw compost and the injection of composting percolates into the digester, ensure the treatment of digestates by co-composting with woody materials to produce a stable and balanced biofertilizer.
  • This also makes it possible, and advantageously, to capture heat in the composting silo to transfer it to the tanks of the bio-digester.
  • a first object of the invention is a continuous process for the treatment of organic waste taking place in a coupled installation, said process for treating organic waste comprising a process for the anaerobic digestion of a first part of said waste, which takes place in at least one digestion enclosure, and an aerobic composting process for a second part of said waste which takes place in at least at least one composting enclosure, in which a process for treating organic waste: digestate and biogas are collected at the end of said anaerobic digestion process, compost and humic percolate are collected at the end of said aerobic composting process, at least a portion of said digestate is introduced into said aerobic composting process, at least a portion of said humic percolate is introduced into said anaerobic digestion process.
  • said first part of said organic waste mainly comprises volatile organic waste, selected from the group formed by: slaughterhouse waste, dairy waste, winemaking waste, fish processing waste, meat, stable livestock waste, kitchen and table waste, organic waste from the agro-food industries.
  • said second part of said organic waste mainly comprises structuring organic waste, which is mainly organic polymers of lignin, cellulose, hemicellulose, and/or keratin type, and/or said second part of said organic waste mainly comprises waste selected from the group formed by: sawing waste (such as sawdust or sawmill wood waste), shredded forest waste, shredded wood waste or products, brown cardboard, shredded plants of various origins such as pruning, clearing, picking up dead leaves, various agricultural waste such as straw.
  • sawing waste such as sawdust or sawmill wood waste
  • shredded forest waste shredded wood waste or products
  • brown cardboard brown cardboard
  • shredded plants of various origins such as pruning, clearing, picking up dead leaves
  • various agricultural waste such as straw.
  • said aerobic composting process takes place in at least one composting chamber, preferably vertical to ensure sufficient height for the percolation process, and provided with a first heat exchanger through which said composting chamber heats a heat transfer fluid to a first temperature
  • said aerobic digestion process takes place in at least one digestion chamber provided with a second heat exchanger through which said at least one digestion chamber is heated by said heat transfer liquid being at a second temperature, lower than said first temperature.
  • said first part of said organic waste is subjected to a thermal pretreatment in a thermal pretreatment enclosure, at a temperature above 45°C, and preferably between 70°C and 80°C, before being cooled and admitted into said anaerobic digestion chamber.
  • said thermal pretreatment enclosure is provided with a third heat exchanger.
  • At least part of said heat transfer fluid heated by said first heat exchanger is led into said second heat exchanger.
  • the biogas generated by the anaerobic digestion process or the biomethane extracted from it by filtration can supply fuel to a burner provided with a fourth heat exchanger which heats a coolant, which is in thermal communication with said second heat exchanger and/or said third heat exchanger.
  • said burner is in energy communication with an electrical energy generator, which preferably supplies electrical energy to at least part of said installation.
  • Another object of the present invention is an installation configured to perform the method according to the invention.
  • This facility includes:
  • an anaerobic digestion unit for the treatment of said first part of the organic waste, comprising successively a first enclosure intended for the progress of hydrolysis and acidogenesis, a second enclosure intended for the progress of acetogenesis, a third enclosure intended during the methanogenesis, and a fourth enclosure intended for degassing, said four enclosures being successively in fluidic connection (preferably not assisted overflow) to allow the transfer of treated waste from one enclosure to the next, said digestion unit anaerobic being configured to produce essentially digestate and biogas; - a composting enclosure intended for carrying out the aerobic composting of said second part of the organic waste, configured to produce essentially compost and humic percolates;
  • the installation comprises a thermal pretreatment enclosure arranged upstream of said anaerobic digestion unit so that said first part of the organic waste intended to enter said anaerobic digestion unit passes through said thermal pretreatment enclosure .
  • the installation is configured so that: at least one of said enclosures of said anaerobic digestion unit is heated using a heat transfer liquid; said thermal pretreatment chamber is heated using a heat transfer liquid; said aerobic composting chamber is cooled by a heat transfer liquid; the heat recovered from said aerobic composting enclosure is used to heat at least one of said enclosures of said anaerobic digestion unit, and/or said thermal pretreatment enclosure is heated using a heat transfer liquid.
  • At least part of the heat transmitted by the aerobic composting chamber to the heat transfer liquid which cools it can be used to heat at least one of the anaerobic digestion units.
  • the installation comprises a burner configured to burn the energy fraction of the biogas (which mainly comprises methane) produced by said anaerobic digestion chamber.
  • This thermal energy can be used in two different ways, which can be combined within the installation: on the one hand, said burner can be configured to heat a heat transfer fluid which is in thermal communication with at least one of said enclosures of said anaerobic digestion unit and/or with said thermal pretreatment enclosure.
  • said burner can be associated with an electrical energy generating device.
  • the installation can be configured in such a way that said electrical energy generating device can supply said installation with electrical energy, for part or all of its needs, knowing that the installation includes accessory means, such as pumps, conveyors, solenoid valves, which use electrical energy.
  • the invention makes it possible to produce an organic waste treatment installation, combining anaerobic digestion with aerobic composting, and involving the composting of digestates and the recycling of humic percolates in anaerobic digestion, which can cover at least part of its own electrical and/or thermal energy needs.
  • FIG.1 presents a diagram of an advantageous embodiment of the method according to the invention.
  • FIG. 2 presents a first detail of the diagram according to figure 1.
  • FIG.3 presents a second detail of the diagram according to figure 1.
  • FIG.4 is a simplified schematic representation of a device that can be used to implement the method according to the invention.
  • the three-digit numerals refer to elements of the device, while the four-digit numerals designate steps or aspects of the method.
  • the process according to the invention makes it possible to use organic waste of very diverse origins. This may include slaughterhouse waste, kitchen and table waste, plants or wood products of agricultural, forestry or industrial origin.
  • the method according to the invention makes it possible to use liquid waste such as blood or scrap from the dairy or wine industry, and solid waste such as viscera, spent grains, marc or the fermentable fraction household and similar waste.
  • the process according to the invention mobilizes two different raw materials, which are both organic materials or waste.
  • the first raw material consists of so-called structuring organic materials or waste (essentially organic polymers of the lignin, cellulose, hemicellulose, keratin type).
  • the second raw material consists of volatile organic matter and waste (essentially organic molecules such as sugars, proteins, carbohydrates, therefore weakly polymerized).
  • FIG. 1 schematically shows an embodiment of the invention.
  • the solid lines represent a material flow
  • the dotted lines an energy flow.
  • the thick boxes represent a reactor
  • the other boxes represent a product or a process step.
  • the process according to the invention uses as raw material organic waste supplied in the form of structuring organic materials and waste (item 1000). It is mainly solid, highly polymerized waste, which is difficult to degrade by anaerobic biological means; as such, they may comprise ligneous material or other cellulosic materials and/or keratin. This may include, in particular, sawing waste, sawdust, shredded plants of various origins (pruning, clearing, collection of dead leaves or straw), shredded forest waste, shredded wood products, cardboard (in particular brown cards).
  • This waste is supplied in a divided form, for example in the form of aggregate or crushed material not exceeding a typical dimension of approximately 50 mm x 20 mm (and preferably not exceeding a dimension of approximately 30 mm x 20 mm). They can be dry or wet.
  • This solid organic waste can undergo a new grinding which makes it possible to bring them to a finer particle size (reference 1010).
  • This grinding can be carried out for example in a device of the slow grinder type with a double-axis knife, supplied with material by a loading hopper. They are then transferred, typically via a hopper, into a composting enclosure (item 1020) which acts as a bioreactor.
  • this structuring waste will be mixed with a view to their composting with another fraction resulting from the process according to the invention, namely the digestate resulting from the anaerobic digestion of volatile organic waste.
  • the composting process is an aerobic process that takes place in two distinct phases; for this reason, said composting enclosure, which is typically made in the form of a vertical silo, has two compartments, each of which is dedicated to one of the two phases of the composting process. These two phases are shown in Figure 2.
  • the first phase 1022 of the composting process 1020 is an aerobic, thermophilic and exothermic process which takes place at a temperature of the order of 65°C to 75° or 80°C under the combined effect of various micro-organisms.
  • the treated material must be supplied with wetting water (which typically includes, or is, recirculated humic percolate) and fresh air.
  • the second phase 1024 of the composting process 1020 is mesophilic. Composting generates two fractions, namely a liquid fraction, called humic percolate (reference 1030) and a solid product called compost (reference 1040). As indicated above, it is necessary to maintain circulation of the humic percolate (item 1090) in the aerobic composting chamber.
  • compost can be exported (reference 1070) to be used to improve an agricultural or horticultural growing medium, being rich in humic matter and minerals.
  • the humic percolate is rich in humic acids and co-enzymes. Its dry matter content is low, preferably less than 5% by mass, typically less than 4%. It can also be exported (item 1060) to be used as a biostimulant of soil life and plant growth.
  • solubilization of humic acids in the percolate requires a long residence time in a permanent thermophilic zone (temperature typically between 65°C and 80°C) which forms in a composting enclosure of size (and in particular of height ) sufficient; this enclosure must have a sufficient level of maturity.
  • a permanent thermophilic zone temperature typically between 65°C and 80°C
  • these conditions typically require that the thickness (height) of the windrow in the enclosure be at least 3 meters, and preferably at least 3.5 meters, and even more preferably at least 4 meters.
  • a humic percolate is formed, which typically has a coffee color, and which differs notably from the simple effluents of a composting reactor of known type.
  • the process according to the invention also uses volatile organic materials and waste as raw material.
  • volatile here refers not to a gaseous nature but to their easier biochemical decomposition: These materials and waste are weakly polymerized. They can be liquid, muddy or solid; they can comprise for example proteins, lipids, carbohydrates or sugars. This may include, in particular, slaughterhouse, dairy, winemaking, fish and meat processing, stable livestock, kitchen and table waste, and more generally organic waste from agro-industry. food. They typically include solid fractions and liquid fractions; their liquid fraction can comprise water and various liquid organic wastes, such as blood, oils, various juices.
  • Anaerobic digestion 1150 is an endothermic process that takes place in several phases, which are shown in greater detail in Figure 3. It takes place by successive passage of the mass in several enclosures hydraulically connected in series.
  • a first step 1152 carried out in a first heated enclosure two anaerobic microbiological processes are carried out which take place at the same time, using two different microbial strains which can coexist within the same mass, namely hydrolysis and acidogenesis . These two processes typically take place at a temperature of the order of 38° C. to 40° C., with a residence time of between three and ten days.
  • a second step 1154 the mass is transferred (preferably by assisted overflow) into a second heated enclosure and it is subjected to an acetogenesis process; the residence time is of the order of eight to twelve days.
  • a third step 1156 the mass is transferred to a third heated enclosure and it is subjected to a methanogenesis process; the residence time is of the order of twelve to eighteen days.
  • a fourth step 1158 the mass is transferred to a fourth degassing chamber to collect the small fraction of biogas which remained fixed in the digestates by surface tension (reference 1160). The biogas produced during the 1150 anaerobic digestion, rich in methane, is trapped in the gaseous sky which covers the three tanks of the digester in a single flexible and sealed envelope.
  • the method couples aerobic composting 1020 to anaerobic digestion 1150 by carrying out reciprocal exchanges of solid and liquid matter from one to the other of these two bioreactors.
  • the enclosures in which the different digestion phases 1152,1154,1156 take place can be supplied with humic percolate (item 1053) from the composting enclosure. More specifically, the humic percolate 1030 is preferably added to one of the enclosures (or to both at the same time) in which the acetogenesis 1154 and the methanogenesis 1156 take place, these additions being identified in FIG.
  • the humic percolate 1030 is introduced into the enclosure heat pretreatment 1120.
  • the anaerobic digestion process 1150 can be supplied with compost 1040 from the composting enclosure.
  • this compost 1040 is added during the homogenization step 1120, namely in the thermal pretreatment enclosure 1120 (this addition route bears the mark 1051) and/or in the grinder 1110 located upstream of the thermal pretreatment enclosure (this addition channel is marked 1081).
  • the correct operation of the anaerobic digestion process 1150 requires the presence of a sufficient quantity of digestible organic carbon (which typically amounts to about half of the organic dry matter for a waste given organic) to avoid inhibition of the process. It is the addition of percolate 1050,1051,1052,1053 to the materials and waste 1100 entering the composting chamber which makes it possible to control the correct content of digestible carbon in the digestion chambers 1150.
  • the anaerobic digestion process according to the invention can use volatile organic materials and waste (item 1100), typically present in a fluid form, that is to say liquid or muddy or loaded with particles. ground solids. It can be waste of various origins, crushed and/or homogenized. This waste is advantageously rich in proteins, lipids and sugars. Sludge from biological treatment plants can also be used, but on condition that it does not contain chemical substances likely to interfere with the final use of exported compost 1260 and percolate 1240.
  • volatile organic materials and waste typically present in a fluid form, that is to say liquid or muddy or loaded with particles. ground solids. It can be waste of various origins, crushed and/or homogenized. This waste is advantageously rich in proteins, lipids and sugars. Sludge from biological treatment plants can also be used, but on condition that it does not contain chemical substances likely to interfere with the final use of exported compost 1260 and percolate 1240.
  • a heat treatment enclosure (reference 1110).
  • waste food products collected after they have been placed on the market (kitchen waste from households or the catering sector) or from the food industry, as well as more specifically the by-products animals and the products derived from them must undergo appropriate heat treatment (hygienization, pasteurization, or even sterilization in the event of a high health risk) with a view to their recovery and elimination in biological processes.
  • compost and humic percolate from the composting chamber are added to the mass intended for anaerobic digestion.
  • the compost added is also subjected to the heat treatment 1120, and for this reason it is added either at the grinding/mixing stage 1110 or directly in the heat treatment enclosure 1120.
  • the Heat treatment of compost removes certain strains that may interfere with the anaerobic digestion process.
  • the percolate can also be subjected to the heat treatment, together with the mass to which it has been added.
  • Anaerobic digestion 1150 generates biogas (item 1160).
  • Biogas is rich in methane; it also includes nitrogen, water and carbon dioxide. It is subjected to a 1170 filtration process to separate the methane. The latter can be the subject of energy recovery 1190, in a burner, and/or it can be exported.
  • Anaerobic digestion generates a muddy or pasty residue called digestate (item 1200) which is mixed with crushed structuring waste and this mixture is transferred to the composting enclosure (item 1210) to be broken down into compost 1040 and humic percolates 1030, such as described above.
  • the anaerobic digestion enclosures 1150 and the aerobic composting enclosure 1020 are connected not only by material flows, but also by energy flows.
  • the overall process comprises at least one exothermic step, namely the first thermophilic phase 1022 of the aerobic composting 1020 (and, where applicable, also the energy recovery 1190 of the biogas), and at least one endothermic step, namely the anaerobic digestion 1150 (and, if applicable, also thermal pretreatment 1120 of fluid waste).
  • exothermic step namely the first thermophilic phase 1022 of the aerobic composting 1020 (and, where applicable, also the energy recovery 1190 of the biogas)
  • endothermic step namely the anaerobic digestion 1150 (and, if applicable, also thermal pretreatment 1120 of fluid waste).
  • the aerobic composting enclosure 1020 comprises a heat exchanger capable of absorbing the reaction heat produced during the thermophilic phase of composting, and to transfer it, via an appropriate heat transfer fluid which may be water, to a heat exchanger associated with the aerobic digestion enclosure 1150, capable of heating the mass contained in this chamber.
  • said heat transfer fluid heated by the aerobic composting chamber 1020 can also heat the thermal pretreatment chamber 1120.
  • the burner which ensures the energy recovery 1190 of the biomethane heats a heat transfer fluid (item 1240), typically water (for example under the form of superheated steam) which supplies the heat exchanger of the anaerobic digestion enclosure (item 1250) and/or the thermal pretreatment enclosure (item 1260).
  • a heat transfer fluid typically water (for example under the form of superheated steam) which supplies the heat exchanger of the anaerobic digestion enclosure (item 1250) and/or the thermal pretreatment enclosure (item 1260).
  • the rest of the energy from the energy recovery of biomethane can be exported (reference 1270); it can be thermal or electrical energy, the latter being generated either by generators with cogeneration or by a turbine driven by a gas heated by the combustion of biomethane.
  • At least one part of said electrical energy can be used by the installation itself, which comprises material flow transfer means (such as pumps for fluid organic waste 1100, wet percolates 1030 and digestates 1180, and conveyors for compost 1040) which consume electrical energy. These energy flows are not shown in Figure 1 so as not to overload it.
  • material flow transfer means such as pumps for fluid organic waste 1100, wet percolates 1030 and digestates 1180, and conveyors for compost 1040
  • the invention makes it possible to produce an installation which is completely self-sufficient in energy, and which is also capable of producing a very significant surplus of energy.
  • An important advantage of the process according to the invention lies in the fact that it is carried out continuously, as opposed to discontinuous processes (“batch” mode), the flows of material take place almost continuously, the enclosures do not have no need to be drained and restarted periodically.
  • the process according to the invention makes it possible to valorize the digestate resulting from an anaerobic digestion process.
  • the digestate still contains volatile matter which is not mineralized, which poses a problem when spreading the digestate on agricultural land surfaces.
  • the method according to the invention recovers these volatile materials in a composting process.
  • the supply of digestate with equivalence of mass of dry matter with structuring waste not only improves the dynamics of the thermophilic phase of composting but also significantly increases the level of nitrogenous nutrients in the compost.
  • the process according to the invention very partially reintroduces the percolate resulting from this composting process into the anaerobic digestion process.
  • the volatile material is best utilized in a cyclic process.
  • the installation according to the invention comprises an anaerobic digestion unit 110. It comprises four enclosures accommodating liquid phases, and an enclosure accommodating the biogas generated, as will now be explained.
  • the first enclosure 120 is a heated enclosure in which hydrolysis and acidogenesis take place at the same time.
  • the second enclosure 122 is a heated enclosure in which the acetogenesis takes place 1154.
  • the third enclosure is a heated enclosure 124 in which takes place the methanogenesis 1156.
  • the fourth enclosure 130 is a degassing enclosure 1158 in which the biogas is separated from the digestate (degassing phase
  • Said first 120, second 112 and third 124 enclosures are heated by a heat transfer liquid.
  • the successive transfer of the liquid phase from one tank to another can be done by assisted overflow of the contents of one enclosure into the next enclosure, as symbolized in the figure by the difference in height of the enclosures.
  • the biogas accumulates in the fifth enclosure 112 which is closed by a flexible roof which is extensible according to the pressure of the biogas.
  • the anaerobic digestion unit is loaded by a loading means 180 which can be a belt conveyor or, preferably, a pneumatic conveyor.
  • the raw material enters a hopper then a mixer 188, before being admitted to the thermal pretreatment enclosure 184.
  • the latter is typically a water bath, with a heat transfer fluid which is typically water.
  • a pump 138 transports this pre-treated waste to the anaerobic digestion unit 180.
  • the digestate is evacuated by a pump 131 to a mixing tank 133.
  • the installation also includes an enclosure 150 for aerobic composting.
  • the enclosure can be a cylindrical or parallelepipedal and vertical silo, with a bottom, a lid and an envelope made of sheet metal, preferably stainless steel, or coated on the inside with a plastic film, which is preferably polypropylene.
  • the enclosure has in its upper part admission means 148, 149 of volatile organic matter and waste and liquid digestate.
  • This enclosure comprises a first zone 152 in which the thermophilic phase 1021 takes place, and a second zone 154 in which the mesophilic phase 1022 takes place.
  • said first zone 152 is located in the upper part of the enclosure 150 and the second zone 154 in the lower part of the enclosure 150.
  • the wall of the enclosure is surrounded by a heat exchanger, typically a coil 156, connected to a circuit in which circulates a heat transfer fluid, which is typically water.
  • a heat transfer fluid typically water.
  • At the bottom of the enclosure are means 158,159 for outputting the humic percolates and compost to an intermediate tank 160.
  • raw composts are particularly rich in digestible carbon and in simple, non-saturating nitrogen compounds, compatible with the nutrient demand of anaerobic bacteria.
  • Percolates rich in humic acids, tannins, carbonaceous colloids result from the liquid/solid phase separation of digestates mixed with ground ligneous or cellulosic materials (the composting substrate) subjected to intense and thermophilic then mesophilic reactions of bacterial bio-oxidation.
  • these percolates contain biochemical mediators and co-enzymes suitable for intensifying anaerobic bacterial activity by promoting in particular cell growth.
  • the doses of compost and raw percolates are injected in three modes. They are first injected at the start of the methane digestion process to replace other carbonaceous additions and dilution water. It is also advantageous to integrate them into the feed dose of the digester subjected to a thermal pretreatment if such a thermal treatment is practiced.
  • biochemical index sensors Eh, pH, biogas production and biogas composition, total alkalinity, total carbon
  • Another positive consequence of this process is that the partial recycling of the liquid phase of the digestates percolated through the composting silo saves all of the dilution water requirements necessary for a non-inhibiting dosage of the volatile fraction which feeds the digester. while leaving available for agronomic use these particularly effective humic liquors after aerobic bubbling to regenerate soils and support their biotic activity.
  • the fixing nodules can be exogenous, that is to say introduced as artefacts into the tanks to promote the fixing of biomass, or even more favorably endogenous, that is to say generated as and as anaerobic digestion occurs due to the degradation of organic matter such as flesh still attached to bony structures or bones, digestible plant seed coats supported by a woody skeleton, nails, hairs and other rich organic compounds into polymers such as keratin.
  • the reactor according to the invention can comprise a system of convergent hydraulic deflectors.
  • these deflectors are positioned at two specific heights in the anaerobic digestion tanks, ie at approximately the lower third and at mid-height of the tank.
  • the deflectors can be made in the form of simple plates of rigid plastic, ideally in polypropylene 3 mm thick, fixed to bars crossing the tanks laterally (these bars acting as rigidity tie rods).
  • the plates or deflectors function as directional flaps placed facing each other in symmetrical opposition with a distance between the upper edges of the flaps which is preferably not less than 300 mm.
  • the inclination of the flaps respects an angle of between approximately 20° and approximately 45°, and preferably of approximately 30° on the lower flaps, and between 40° and 60°, and preferably of approximately 50° on the upper flaps; the angle can vary in opening or closing depending on the turbidity of the substrate in the tank as well as the gap between the upper edges of the flaps.
  • This system of deflectors promotes an upward flow dynamic in the center of the tanks by channeling the rise of sediments in the form of a current with particles carried as generated by bubbling.
  • a digestate transfer path to the composting unit consists of a digestate degassing tank 130, a viscous fluid pump 131 with a high total solids content, a pipe 132 of a sufficient diameter (at least DN80) having a purge device, a mixing tank 133 which receives the digestates on a sufficient dose of crushed structuring capitaous waste.
  • a route for transporting composting percolates consists of a raw percolates containment tank 160 connected to a slurry pump 161, a pipe 134 connecting said pump 161 to the pretreatment tank thermal 184 where organic matter 1080/1081; 1051/1052 entering the digester 110 are preheated 1120 (advantageously after grinding 1081/1052), a device 135 for measuring the volume of percolate transferred, and at least one valve 136 which can be a manually operated valve or an automated solenoid valve.
  • a heat exchange device can consist of an isothermal wall supporting a network of water pipes and whose contact face for heat transfer will be fixed to the metal walls of a composting silo in the thermophilic zone.
  • the circulation of water with a demand at 40°C can be regulated by thermosiphon with a gradient of the order of 25°C.
  • a device for heating water or a heat transfer fluid consists of a water bath heating tank, a boiler powered by biomethane or biogas, a solar thermal station or PV and thermal combination, a passive heat recovery system on the walls of a composting silo in a thermophilic zone, or the assembly of all or part of these means.
  • Such a device also advantageously comprises a pump capable of moving hot water up to 60°C with a setting adapted to the configuration of flexible tanks on the following basis (without inferring pressure drops).
  • This setting is described by two parameters:
  • Such a device also advantageously comprises a digital transmission flowmeter and a thermal regulation device by thermocouple or a programmable automaton system connected to one or more temperature sensors and to a digital transmission flowmeter which controls the power supply of the pump and solenoid valves.
  • Such a device also comprises hydraulic connections through sealed walls making it possible to connect the flexible inlet and outlet pipes of the heat transfer flow of the submerged flexible tanks with the exterior of the digester. He understands also connections suitable for waterproof and durable fixing of heat transfer flow pipes on submerged flexible tanks.
  • Such a device includes, as already mentioned, flexible tanks.
  • the latter allow the perfect containment of hot water at 60°C or of a heat transfer stream with aggressiveness parameters equivalent to or less than hot water and resistance to chemical and mechanical attack from hot water. or a heat transfer fluid. They must withstand a certain water column pressure, which is typically a maximum of 8 meters (0.8 bar) with a minimum, intermediate or maximum filling. They must be resistant, at least on their outer face, to chemical and mechanical attack from the digestates.
  • a system for fixing said flexible tanks at the bottom of the tank allows both their deployment for the different filling phases, and prevents the interference of digestates between the bottom of the tank and the tank.
  • a system for fixing flexible tanks submerged in the walls of the tank completes the main device for flexible tanks submerged in the bottom of the tank.
  • the device according to the invention may comprise auxiliary means which facilitate its use or which make it more versatile.
  • it may include a system for grinding incoming waste and substrates to reduce their relative size in a particle size preferably not exceeding 25 mm.
  • This system can take the form of a slow double-shaft knife mill served by a loading hopper ensuring the protection of the operator.
  • a preheating and mixing system can be made in the form of a water bath or any other equivalent device loaded by gravity with organic substrates and raw compost from the grinder and receiving the dilution liquid consisting of percolates.
  • It can also include a lift pump accepting highly turbid flows with a maximum particle size of 35 mm is provided to supply the bioreactor in the upper part. It can also include a network of sensors capable of and configured to measure, in real or slightly delayed time, the values of temperature, pH, turbidity of the digestates during the different phases, chemical composition, temperature and relative humidity of biogas and purified biomethane.
  • the installation according to the invention comprises a plurality of sensors configured to deliver data, installed in the enclosures of the anaerobic digestion unit, and in that said installation is configured to operate in real time and at each stage of the anaerobic digestion process said data to inject determined quantities of humic percolates.
  • a digestate degassing system can be provided at the end of the methane digestion cycle.
  • This system can be a simple gas-tight settling chamber with or without specific mixing devices.
  • the installation according to the invention is configured to recirculate the percolates recovered in the lower part of a composting enclosure in said composting enclosure in order to maintain the relative humidity level necessary for the composting phases, and for settling and possibly stabilizing the humic percolates by air bubbling before their recovery or reinjection into the methane digestion enclosure.
  • One or more biogas treatment devices can be provided.
  • a biogas filtration device can be provided, with the function of separating and treating CO2 and CH 4 , and which can take the form of a solubilization cell with water, solvents, reagents, filters osmotic devices or any other equivalent device. It is also possible to provide a device for dehumidifying the biogas to extract the H2O water by condensation.
  • a biogas filtration device can be provided to separate and treat hydrogen sulphide (H 2 S), siloxanes and nitrogen oxides; this filtration device can take the form of a capture cell by biological means, activated carbon, or any other equivalent device.
  • the dimensioning of the installation according to the invention can be adapted to the needs of a site, within fairly broad limits.

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Abstract

The invention relates to a continuous process for treating organic waste taking place in a plant, said process for treating organic waste comprising a process of anaerobic digestion of a first part of said waste, which takes place in at least one digestion chamber, and a process of aerobic composting of a second part of said waste, which takes place in at least one composting chamber, the process for treating organic waste comprising the steps of: - collecting digestate and biogas at the end of said anaerobic digestion process, - collecting compost and humic percolate at the end of said aerobic composting process, - feeding at least part of said digestate into said aerobic composting process, - feeding at least part of said humic percolate into said anaerobic digestion process.

Description

PROCEDE ET DISPOSITIF DE TRAITEMENT DE DECHETS ORGANIQUES, INTEGRANT LEUR DIGESTION ANAEROBIE ET LE COMPOSTAGE DES DIGESTATS METHOD AND DEVICE FOR THE TREATMENT OF ORGANIC WASTE, INTEGRATING THEIR ANAEROBIC DIGESTION AND THE COMPOSTING OF THE DIGESTATE
Domaine technique de l'invention Technical field of the invention
La présente invention concerne le domaine du traitement biologique des matières et déchets organiques volatiles ou non. Ces matières et déchets organiques peuvent être d’origines diverses, tels que des déchets d'abattoir, de cuisine et de table, des végétaux ou produits ligneux d’origine agricole, forestière ou industrielle. Ils peuvent être liquides comme du sang ou des rebuts de l'industrie laitière ou vinicole, ou solides comme des viscères, des drêches, des marcs ou la fraction fermentescible des déchets ménagers et assimilés. Plus précisément, l’invention concerne les procédés de digestion anaérobie ainsi que les procédés de compostage aérobie de matières organiques, mais surtout le couplage de ces deux modes de traitement sur une seule station. The present invention relates to the field of the biological treatment of volatile or non-volatile organic matter and waste. These organic materials and waste can be of various origins, such as slaughterhouse, kitchen and table waste, plants or woody products of agricultural, forestry or industrial origin. They can be liquid such as blood or waste from the dairy or wine industry, or solid such as viscera, spent grains, marc or the fermentable fraction of household and similar waste. More specifically, the invention concerns anaerobic digestion processes as well as aerobic composting processes for organic matter, but above all the coupling of these two treatment modes on a single station.
L’invention porte donc sur un nouveau procédé qui couple en en seul dispositif un procédé de méthanisation et un procédé de compostage de matières et déchets organiques. L’invention porte également sur un nouveau dispositif pour mettre en œuvre ce procédé. The invention therefore relates to a new process which couples in a single device a methanation process and a process for composting organic materials and waste. The invention also relates to a new device for implementing this method.
État de la technique State of the art
WO 2017/109398 (JUA Group) décrit une installation et un procédé de traitement biologique de déchets et effluents organiques par biodigestion. On sait que le traitement de matières organiques par biodigestion est avant tout soumis à des contraintes d’écologie bactérienne que tentent de respecter les techniques employées pour créer et maintenir un écosystème favorable pour les micro-organismes particuliers à ce type de bio-oxydation. Ainsi un biodigesteur est un réacteur qui accueille et entretient des populations de microbes strictement anaérobies qui sont amenées à croître et à se reproduire sur un substrat organique constitué de matières liquides ou solides en présence d’eau. Pour l’essentiel ces populations microbiennes particulières développent une activité de bio-oxydation, mais en l'absence de l'oxygène de l'air. La réaction n’est possible que lorsque les trois communautés bactériennes typiques de ce trophisme constituent un écosystème équilibré de telle sorte que l’essentiel des équivalents réducteurs (atomes de carbone et d’hydrogène) produits comme déchets au cours de l’anabolisme bactérien (hydrolyse, acidogenèse et acétogenèse) se retrouvent finalement dans le méthane (CH4, méthanogenèse). Les espèces bactériennes concernées sont complexes et relativement variées, mais on connaît assez bien leurs caractéristiques biochimiques et les grands traits de leur écologie. Elles se classifient généralement en trois groupes: Les bactéries hydrolytiques et fermentatives, les bactéries acétogènes, et les bactéries méthanogènes. WO 2017/109398 (JUA Group) describes an installation and a process for the biological treatment of organic waste and effluent by biodigestion. It is known that the treatment of organic materials by biodigestion is above all subject to bacterial ecology constraints which the techniques used to create and maintain an ecosystem favorable to the microorganisms particular to this type of bio-oxidation attempt to respect. Thus a biodigester is a reactor which accommodates and maintains populations of strictly anaerobic microbes which are brought to grow and reproduce on an organic substrate consisting of liquid or solid matter in the presence of water. Essentially, these specific microbial populations develop bio-oxidation activity, but in the absence of atmospheric oxygen. The reaction is only possible when the three bacterial communities typical of this trophism form a balanced ecosystem such that the bulk of the reducing equivalents (carbon and hydrogen atoms) produced as waste products during bacterial anabolism ( hydrolysis, acidogenesis and acetogenesis) are finally found in methane (CH 4 , methanogenesis). The bacterial species concerned are complex and relatively varied, but we know quite well their biochemical characteristics and the main features of their ecology. They are generally classified into three groups: hydrolytic and fermentative bacteria, acetogenic bacteria, and methanogenic bacteria.
La gestion de l'écosystème artificiel que constitue un bioréacteur anaérobie nécessite que l'on intervienne dynamiquement pour assurer certaines conditions physico-chimiques essentielles; telles que le pH, la température et le potentiel d'oxydoréduction et les besoins nutritionnels. La disponibilité en carbone digestible est notamment critique pour éviter des inhibitions fatales en présence d’acides gras volatile (couramment abrégé AGV) ou d’ammonium surnuméraires et pour optimiser la production de méthane. The management of the artificial ecosystem constituted by an anaerobic bioreactor requires dynamic intervention to ensure certain essential physico-chemical conditions; such as pH, temperature and redox potential and nutritional requirements. The availability of digestible carbon is particularly critical to avoid fatal inhibitions in the presence of volatile fatty acids (commonly abbreviated VFAs) or supernumerary ammonium and to optimize methane production.
Les paramètres critiques dans la conduite du procédé de biodigestion anaérobie sont le pH, la température, le potentiel d’oxydoréduction, et l’offre nutritionnelle et métabolique. The critical parameters in the conduct of the anaerobic biodigestion process are pH, temperature, redox potential, and nutritional and metabolic supply.
Le pH optimum de la digestion anaérobie se situe autour de la neutralité. Il est le résultat du pH optimum de chaque population bactérienne; celui des bactéries acidifiantes se situe entre 5,5 et 6, les acétogènes préfèrent un pH proche de la neutralité tandis que les méthanogènes ont une activité maximale dans une gamme de pH comprise entre 6 et 8. Toutefois, la méthanisation peut se produire dans des milieux légèrement acides ou alcalins. The optimum pH for anaerobic digestion is around neutrality. It is the result of the optimum pH of each bacterial population; that of acidifying bacteria is between 5.5 and 6, acetogens prefer a pH close to neutrality while methanogens have maximum activity in a pH range between 6 and 8. However, methanation can occur in slightly acidic or alkaline media.
L'activité du consortium méthanogène est étroitement liée à la température. Deux plages de températures optimales peuvent être définies : la zone mésophile (entre 35°C et 38°C) et la zone thermophile (entre 55°C et 60°C) avec une décroissance de l'activité de part et d'autre de ces températures. La majorité des espèces bactériennes a été isolée dans des environnements mésophiles, mais tous les groupes trophiques des étapes de digestion anaérobie possèdent des espèces thermophiles utilisant les mêmes voies métaboliques que les bactéries mésophiles avec des performances analogues ou supérieures. Il reste néanmoins possible de travailler à des températures différentes des optima avec des performances plus faibles. The activity of the methanogenic consortium is closely related to temperature. Two optimal temperature ranges can be defined: the mesophilic zone (between 35°C and 38°C) and the thermophilic zone (between 55°C and 60°C) with a decrease in activity on either side of the these temperatures. The majority of bacterial species have been isolated from mesophilic environments, but all trophic groups of the anaerobic digestion steps have thermophilic species using the same metabolic pathways as mesophilic bacteria with similar or superior performance. It is nevertheless possible to work at temperatures different from the optimum with lower performance.
Le potentiel d'oxydoréduction représente l'état de réduction du système, il affecte l'activité des bactéries méthanogènes. Ces bactéries exigent en effet, outre l'absence d'oxygène, un potentiel d'oxydoréduction inférieur à 330 mV pour initier leur croissance. Le potentiel Redox (Eh) est un indicateur de l'activité bioélectrique d'un milieu naturel ; plus il est bas plus il indique un niveau d'énergie important et disponible pour des échanges biochimiques dans le milieu considéré. Les substances humiques influent positivement sur le potentiel redox. The redox potential represents the reduction state of the system, it affects the activity of methanogenic bacteria. These bacteria indeed require, in addition to the absence of oxygen, an oxidation-reduction potential of less than 330 mV to initiate their growth. The Redox potential (Eh) is an indicator of the bioelectric activity of a natural environment; the lower it is the more it indicates a high level of energy available for biochemical exchanges in the environment considered. Humic substances positively influence the redox potential.
En ce qui concerne les besoins nutritionnels et métaboliques, comme tout micro organisme, chaque bactérie constituant la flore méthanogène demande un apport suffisant de macro-éléments (C, N, P, S) et d’oligo-éléments pour sa croissance. Les besoins en macro-éléments peuvent être évalués grossièrement à partir de la formule brute décrivant la composition d'une cellule (C5H9O3N). Pour les bactéries méthanogènes, le milieu de culture doit avoir des teneurs en carbone (exprimée en Demande Chimique en Oxygène (DCO), en azote et en phosphore au minimum dans les proportions DCO/N/P égale à 400/7/1. L'ammonium est leur principale source d'azote. Certaines espèces fixent l'azote moléculaire alors que d'autres ont besoin d'acides aminés. Les besoins en azote représentant 11 % de la masse sèche volatile de la biomasse et les besoins en phosphore 1/5 de ceux de l'azote. With regard to nutritional and metabolic needs, like any micro-organism, each bacterium constituting the methanogenic flora requires a sufficient supply of macro-elements (C, N, P, S) and trace elements for its growth. The needs in macro-elements can be evaluated roughly starting from the raw formula describing the composition of a cell (C 5 H 9 O 3 N). For methanogenic bacteria, the culture medium must have carbon contents (expressed in Chemical Oxygen Demand (COD), nitrogen and phosphorus at least in the COD/N/P proportions equal to 400/7/1. Ammonium is their main source of nitrogen. Some species fix molecular nitrogen while others need amino acids. Nitrogen requirements represent 11% of the volatile dry mass of the biomass and phosphorus requirements 1 /5 of those of nitrogen.
Les bactéries méthanogènes possèdent de hautes teneurs en protéines Fe-S qui jouent un rôle important dans le système transporteur d'électrons et dans la synthèse de coenzymes. Aussi la concentration optimale de soufre varie-t-elle de 1 à 2 mM (mmol/L) dans la cellule. Cette flore utilise généralement les formes réduites comme le sulfure d'hydrogène. Les méthanogènes assimilent le phosphore sous forme minérale. Methanogenic bacteria have high levels of Fe-S proteins which play an important role in the electron transport system and in the synthesis of coenzymes. Also the optimal concentration of sulfur varies from 1 to 2 mM (mmol/L) in the cell. This flora generally uses reduced forms such as hydrogen sulphide. Methanogens assimilate phosphorus in mineral form.
Certains oligo-éléments sont nécessaires à la croissance des méthanogènes. Il s'agit plus particulièrement du nickel, du fer et du cobalt. En effet, ce sont des constituants de coenzymes et de protéines impliquées dans leur métabolisme. Le magnésium est essentiel puisqu'il entre en jeu dans la réaction terminale de synthèse du méthane ainsi que le sodium apparaissant dans le processus chimio-osmotique de synthèse de l'Adénosine Tri-Phosphate (ATP). Certain trace elements are necessary for the growth of methanogens. These are more particularly nickel, iron and cobalt. Indeed, they are constituents of coenzymes and proteins involved in their metabolism. Magnesium is essential since it comes into play in the terminal reaction of methane synthesis as well as sodium appearing in the chemo-osmotic process of synthesis of Adenosine Tri-Phosphate (ATP).
Il existe des facteurs de croissance stimulant l'activité de certains méthanogènes : acides gras, vitamines ainsi que des mélanges complexes comme l'extrait de levure ou la trypticase peptone. There are growth factors that stimulate the activity of certain methanogens: fatty acids, vitamins as well as complex mixtures such as yeast extract or peptone trypticase.
En conclusion si l'on maîtrise aujourd'hui correctement le macro-modèle qui simule un processus de biodigestion, au point que l'on peut prédire sommairement l'ampleur et la forme des productions méthaniques et de la composition d'un digestat, il n'en reste pas moins que les procédés sont difficiles à mettre en œuvre. En effet, si l'on veut traiter un effluent organique donné, la fraction fermentescible des déchets ménagers et assimilés ou certains déchets organiques industriels ou issus des secteurs agricoles, ou encore un mélange d'intrants (co-digestion) il faut à chaque fois dédier le processus pour atteindre la meilleure productivité car à chaque substrat correspond un écosystème microbiologique optimum et les créneaux de rendement biochimique sont étroits. En d'autre termes, le défi consiste à concevoir et à mettre en œuvre un digesteur méthanique à faible investissement et faibles coûts d'exploitation mais parfaitement versatile en termes de ressources bactériennes pour assurer une productivité méthanique élevée quelle que soit la variation des contraintes d'intrants In conclusion, if today we correctly master the macro-model which simulates a biodigestion process, to the point that we can summarily predict the magnitude and form of methane production and the composition of a digestate, it don't stay unless the methods are difficult to implement. Indeed, if one wants to treat a given organic effluent, the fermentable fraction of household and similar waste or certain industrial organic waste or waste from agricultural sectors, or even a mixture of inputs (co-digestion) it is necessary each time dedicate the process to achieve the best productivity because each substrate corresponds to an optimum microbiological ecosystem and the biochemical yield windows are narrow. In other words, the challenge is to design and implement a methane digester with low investment and low operating costs but perfectly versatile in terms of bacterial resources to ensure high methane productivity regardless of the variation in the constraints of the plant. inputs
Un bioréacteur sous condition anaérobie est un artefact qui tente d'optimiser les conditions de vie d'une colonie de micro-organismes donnés à un moment donné et / ou en un lieu donné afin de concentrer en un minimum de temps de rétention biologique, donc dans un volume de bioréacteur minimal, la production maximale de méthane qui résulte de la digestion des substrats mis en solution aqueuse ou plus généralement en absence d'oxygène gazeux. Un biodigesteur est constitué de quatre composants majeurs: une enceinte étanche et souvent calorifugée, un dispositif d'agitation ou de brassage, un dispositif de chauffage des digestats, et des dispositifs d'entrée sortie pour le substrat, le digestat et le biogaz. A bioreactor under anaerobic condition is an artifact that tries to optimize the living conditions of a colony of given microorganisms at a given time and / or in a given place in order to concentrate in a minimum biological retention time, therefore in a minimum volume of bioreactor, the maximum production of methane which results from the digestion of the substrates placed in aqueous solution or more generally in the absence of gaseous oxygen. A biodigester consists of four major components: a sealed and often heat-insulated enclosure, a stirring or stirring device, a digestate heating device, and inlet/outlet devices for the substrate, the digestate and the biogas.
Selon les procédés mis en œuvre on distingue deux grands types d'écosystèmes dans un tel réacteur : la biomasse fixée et la biomasse libre. Depending on the processes implemented, two major types of ecosystems can be distinguished in such a reactor: fixed biomass and free biomass.
Dans un digesteur à biomasse fixée, l'enceinte sert non seulement à contenir le substrat et l'isoler de l'air mais aussi à fixer des colonies bactériennes anaérobies sur des supports adaptés. Certaines techniques en phase liquide utilisent des cellules fixatrices autonomes qui sont immergées dans le flux. D'une manière générale, l'avantage de ce procédé réside dans le maintien de la disponibilité des souches bactériennes malgré le transfert permanent ou séquentiel des flux de substrats traités, l'objectif recherché étant de n'avoir pas à redémarrer un ensemencement bactérien ou d'éviter de spécialiser la flore par apports chimiques. Plusieurs types de procédés fixant sont disponibles, certains par exemple granulent le substrat ou une partie du substrat entrant avant de l'ensemencer et le faire circuler dans l'enceinte du biodigesteur. En règle générale, les opérations de bio-oxydation des déchets ou matières organiques doivent satisfaire plusieurs critères d'efficacité et de biosécurité que l'on opère en réalisant des réglages et des ajustements critiques. Ainsi, dans un digesteur à biomasse libre ou fixée on fait appel à des procédés de renforcement de la biomasse active qui résultent du réchauffage et de la circulation des jus et éventuellement d'apports en oligo éléments et en correcteurs de pH. Le procédé est adaptatif et fait le pari de la capacité spontanée de la flore bactérienne à se spécialiser en fonction des contraintes du milieu, notamment en ce qui concerne la présence de nutriments en quantité importante. L'adaptabilité de la biomasse, laissée libre de quitter l'enceinte avec l'écoulement séquentiel ou continu des flux, et d'évoluer en fonction des contraintes de l'écosystème est renforcée par des actions «extérieures», thermiques (maintien en conditions mésophiles à 38°C ou thermophiles 55°C), chimiques (neutralisation des pH acides ou alcalins) et mécaniques (transferts, fluidification et brassage). En règle générale un biodigesteur nécessite donc soit un bon suivi des indications fournies par des capteurs, afin de permettre une réponse humaine de réglage en temps différé, soit l'analyse et le traitement automatique des signaux transmis par des capteurs inférant en temps réel l'actionnement d'effecteurs. In a fixed biomass digester, the enclosure serves not only to contain the substrate and isolate it from the air, but also to fix anaerobic bacterial colonies on suitable supports. Some liquid-phase techniques use self-contained fixative cells that are immersed in the flux. In general, the advantage of this process lies in the maintenance of the availability of the bacterial strains despite the permanent or sequential transfer of the flows of treated substrates, the desired objective being not to have to restart bacterial seeding or to avoid specializing the flora by chemical inputs. Several types of fixing processes are available, some for example granulate the substrate or part of the incoming substrate before seeding it and circulating it within the enclosure of the biodigester. As a general rule, the operations of bio-oxidation of waste or organic matter must satisfy several criteria of efficiency and biosafety which are carried out by carrying out critical settings and adjustments. Thus, in a free or fixed biomass digester, active biomass reinforcement processes are used which result from the heating and the circulation of the juices and possibly from the addition of trace elements and pH correctors. The process is adaptive and relies on the spontaneous ability of the bacterial flora to specialize according to the constraints of the environment, in particular with regard to the presence of nutrients in large quantities. The adaptability of the biomass, left free to leave the enclosure with the sequential or continuous flow of flows, and to evolve according to the constraints of the ecosystem is reinforced by "external" thermal actions (maintenance in mesophilic at 38°C or thermophilic at 55°C), chemical (neutralization of acid or alkaline pH) and mechanical (transfers, fluidification and mixing). As a general rule, a biodigester therefore requires either good monitoring of the indications provided by the sensors, in order to allow a human adjustment response in deferred time, or the analysis and automatic processing of the signals transmitted by the sensors inferring in real time the actuation of effectors.
Au-delà de la différenciation entre biomasse fixée et population libre, réglages manuels ou automatisés, on distingue aussi deux types de dynamique des flux: le procédé peut être à chargement séquentiel (procédé « batch ») ou à alimentation continue. Beyond the differentiation between fixed biomass and free population, manual or automated settings, there are also two types of flow dynamics: the process can be sequential loading (“batch” process) or continuous feeding.
Les procédés à chargement séquentiel ont comme caractéristique majeure qu'ils cherchent à établir, dans la même enceinte pour une seule dose de substrat, la succession des phases majeures de la digestion méthanique. Pour le dire autrement on peut considérer que dans ce contexte les populations bactériennes évoluent sur un substrat identique du début à la fin du cycle et n'ont donc pas besoin de dépenser de l'énergie pour s'adapter à des changements non attendus de leur écosystème, ce sont elles qui le transforment et non pas l'inverse. Ainsi dès lors que le chargement de la cuve est achevé, et il peut se faire en une journée comme en trois ou quatre, les conditions optimum de démarrage de la phase d'hydrolyse sont apportées (température, pH, nutriments, ensemencement). C'est ensuite le tour de la phase transitoire d'acidogenèse qui est régulée pour permettre le déclenchement de l'acétogenèse et enfin de la méthanogenèse. En théorie ce procédé présente l'intérêt d'avoir un Temps de Rétention Hydraulique (TRH) plus court que celui des protocoles en flux continu et d'être plus facile à maîtriser. D'une manière générale il faut disposer de plusieurs cuves fonctionnant en parallèle qui sont activées l'une après l'autre au fur et à mesure de leur remplissage. En cas de dysfonctionnement d'une cellule on peut continuer le traitement avec les autres. C'est aussi un procédé où les cuves sont plus petites et qui acceptent généralement des substrats plus denses en matière sèche. Néanmoins, le chargement séquentiel oblige à multiplier les enceintes et les dispositifs annexes tels que les trémies de chargement, les valves et autres pompes. Par ailleurs, l’évolution spontanée des microbiomes anaérobies en corrélation avec la succession des phases de la digestion n’est pas garantie et nécessite souvent des interventions externes pour contrer des inhibitions, réguler les demandes en nutriments et la dynamique acide base Sequential loading processes have the major characteristic that they seek to establish, in the same enclosure for a single dose of substrate, the succession of the major phases of methane digestion. To put it another way, we can consider that in this context the bacterial populations evolve on an identical substrate from the beginning to the end of the cycle and therefore do not need to expend energy to adapt to unexpected changes in their ecosystem, it is they who transform it and not the other way around. Thus, as soon as the loading of the tank is completed, and it can be done in one day or in three or four, the optimum conditions for starting the hydrolysis phase are provided (temperature, pH, nutrients, inoculation). It is then the turn of the transitory phase of acidogenesis which is regulated to allow the triggering of acetogenesis and finally of methanogenesis. In theory, this process has the advantage of having a Hydraulic Retention Time (HRT) shorter than that of continuous flow protocols and of being easier to master. In general, it is necessary to have several tanks operating in parallel which are activated one after the other as they are filled. In the event of dysfunction of a cell, the treatment can be continued with the others. It is also a process where the tanks are smaller and which generally accept substrates denser in dry matter. Nevertheless, the sequential loading makes it necessary to multiply the enclosures and the ancillary devices such as the loading hoppers, the valves and other pumps. Furthermore, the spontaneous evolution of anaerobic microbiomes in correlation with the succession of phases of digestion is not guaranteed and often requires external interventions to counter inhibitions, regulate nutrient demands and acid-base dynamics.
Quoi qu’il en soit, l'alimentation continue s'oppose strictement au chargement séquentiel sur plusieurs plans. D'abord parce que dans le premier cas l'écosystème et particulièrement la flore bactérienne sont amenés à être polyvalents, ou plutôt à faire coexister dans la même enceinte et en même temps mais pas forcément dans la même zone du volume de bioréaction des bactéries et leurs co-enzymes pour les quatre phases du cycle. Ensuite parce que pour obtenir un TRH suffisant il faut dimensionner la cuve sur des volumes très importants ce qui entraîne des dépenses énergétiques proportionnelles pour maintenir une température adaptée et surtout pour brasser le mélange en continu afin d'éviter la formation d'une croûte en surface, d’une accumulation de sédiments trop denses au fond de la cuve et pour assurer une circulation minimale à l’intérieur des bioréacteurs pour que le transit des substrats parcoure toute la variété des biomes bactériens. However, continuous feeding is strictly opposed to sequential loading on several planes. Firstly because in the first case the ecosystem and particularly the bacterial flora are brought to be versatile, or rather to make coexist in the same enclosure and at the same time but not necessarily in the same zone of the volume of bioreaction of the bacteria and their co-enzymes for the four phases of the cycle. Then because to obtain a sufficient TRH it is necessary to size the tank on very large volumes which leads to proportional energy expenditure to maintain a suitable temperature and especially to stir the mixture continuously in order to avoid the formation of a crust on the surface , an accumulation of excessively dense sediments at the bottom of the tank and to ensure minimal circulation inside the bioreactors so that the transit of the substrates traverses the whole variety of bacterial biomes.
Il faut néanmoins noter que ce procédé, très ancien puisque les biodigesteurs domestiques ou fermiers chinois sont majoritairement alimentés en continu, s'adapte bien aux micro-gisements de substrats organiques homogènes à très faible variabilité. En effet avec des dimensions très faibles (quelques dizaines de m3), des déchets de qualité et quantité stables, ils sont faciles à entretenir si tant est qu'on ne cherche pas à évacuer les sédiments en temps réel mais plutôt les flux en phase liquide ou turbide (éluats) qui peuvent être ensuite valorisés en épandage. Il n’en reste pas moins qu’après plusieurs cycles de fonctionnement ces petites unités doivent être arrêtées et vidangées de leurs sédiments qui à force de s'accumuler réduisent le volume utile de l'installation et nuisent au développement de la flore bactérienne. Seuls certains procédés industriels arrivent à produire en plus du biogaz, des flux très chargés dont on extrait par décantation et / ou essorage des digestats qui sont généralement difficilement valorisables en tant que fertilisant biologique. L'avantage de ce procédé, au niveau industriel ou domestique, réside donc essentiellement dans sa capacité à accepter un flux continu de déchets ou d'effluents à faible charge organique avec des productions de biogaz moyennes mais une valorisation possible des effluents extraits et plus difficilement de la fraction « solide » des digestats. It should nevertheless be noted that this process, which is very old since domestic biodigesters or Chinese farmers are mainly fed continuously, is well suited to micro-deposits of homogeneous organic substrates with very low variability. Indeed with very small dimensions (a few tens of m 3 ), waste of stable quality and quantity, they are easy to maintain if indeed one does not seek to evacuate the sediments in real time but rather the flows in phase liquid or turbid (eluates) which can then be recovered by spreading. The fact remains that after several operating cycles these small units must be shut down and emptied of their sediments which, by dint of accumulating, reduce the useful volume of the installation and harm the development of the bacterial flora. Only certain industrial processes manage to produce, in addition to biogas, highly loaded flows from which digestates are extracted by decantation and/or spin-drying, which are generally difficult to recover as biological fertilizer. The advantage of this process, at the industrial or domestic level, therefore lies essentially in its ability to accept a continuous flow of waste or effluents with a low organic load with average biogas production but possible recovery of the extracted effluents and more difficultly of the "solid" fraction of the digestates.
Sur la base de ce qui vient d’être décrit, deux types majeurs de procédés continuent de se concurrencer, à savoir les procédés à phase unique et les procédés à phases différenciées. Based on what has just been described, two major types of processes continue to compete with each other, namely single-phase processes and differentiated-phase processes.
Dans le premier cas, que le biodigesteur soit de type séquentiel ou continu, à biomasse fixée ou libre, l'ensemble des phases se déroule dans la même enceinte. Ce sous- système est soit gravitaire (sédimentation) soit à contre flux et est largement majoritaire. Les variations technologiques fondamentales concernent les modalités du mélange séquentiel ou linéaire des substrats (brassé vs pulsé vs infiniment mélangé), les modalités d’introduction des substrats et d'extraction des digestats et éluats. In the first case, whether the biodigester is of the sequential or continuous type, with fixed or free biomass, all the phases take place in the same enclosure. This subsystem is either gravitational (sedimentation) or counterflow and is by far the majority. The fundamental technological variations concern the modalities of the sequential or linear mixing of the substrates (stirred vs pulsed vs infinitely mixed), the modalities of introduction of the substrates and extraction of the digestates and eluates.
Dans le second cas et en théorie, chacune des quatre phases peut être confinée dans une cuve distincte et le passage du substrat modifié à l'issue de chaque phase vers la suivante est assuré par un système mécanique ou hydraulique. En réalité l'état de l'art favorise nettement les systèmes bi-phase au sein desquels hydrolyse et acidogenèse sont confinées dans une première enceinte alors que l'acétogenèse la méthanogenèse sont assurés ensemble dans la seconde enceinte. Le but recherché par ces procédés multiphases est de mieux gérer les phases individuellement en jouant sur les micro conditions optimisant ces différents écosystèmes. In the second case and in theory, each of the four phases can be confined in a separate tank and the passage of the modified substrate at the end of each phase to the next is ensured by a mechanical or hydraulic system. In reality, the state of the art clearly favors two-phase systems in which hydrolysis and acidogenesis are confined in a first enclosure while acetogenesis and methanogenesis are ensured together in the second enclosure. The goal sought by these multiphase processes is to better manage the phases individually by playing on the micro conditions optimizing these different ecosystems.
Plus complexes et coûteux, les procédés à phases différenciées ont néanmoins un meilleur rendement en termes de biodégradabilité notamment pour des substrats qui requièrent une forte spéciation enzymatique et / ou un environnement chimique ou thermique particulier. Par contre pour un flux de déchets homogènes dans le temps et d'une composition n'offrant pas de risques particuliers (surtout au stade de l'acétogenèse) il est généralement considéré que ce procédé n'apporte pas de valeur ajoutée suffisante pour légitimer la complexité et l'investissement requis. More complex and expensive, differentiated-phase processes nevertheless have a better yield in terms of biodegradability, in particular for substrates which require strong enzymatic speciation and/or a particular chemical or thermal environment. On the other hand, for a stream of waste that is homogeneous over time and whose composition does not offer any particular risks (especially at the acetogenesis stage), it is generally considered that this process does not provide sufficient added value to legitimize the complexity and investment required.
Enfin, on fait la distinction entre trois types de biodigesteurs selon la concentration de Solides Totaux mis en Suspension (STS) dans les flux, c'est à dire la proportion de Matière Sèche (MS) mise en solution dans le digesteur. Ainsi on distingue les biodigesteurs à faible concentration de MS avec moins de 10 % de STS, les biodigesteurs à concentration moyenne de MS, contenant entre 15% et 20% de STS, et les biodigesteurs à haute concentration en MS, contenant entre 22% et 40% de STS ; toutes ces indications sont données en pourcentage massique. Finally, a distinction is made between three types of biodigesters according to the concentration of Total Suspended Solids (STS) in the flows, ie the proportion of Dry Matter (DM) dissolved in the digester. Thus we distinguish the low DM biodigesters with less than 10% STS, medium DM biodigesters, containing between 15% and 20% STS, and high DM biodigesters, containing between 22% and 40% STS ; all these indications are given in mass percentage.
Les biodigesteurs de flux à faible teneur en STS ont comme intrants principaux des effluents industriels ou domestiques, comme c'est le cas pour les stations de traitement des eaux usées ou des intrants solides fortement volatiles et riches en composants inhibants (AGV, NhV) fortement dilués. Ces biodigesteurs ont une configuration particulière ; le principe consiste à utiliser le biodigesteur comme une cuve de sédimentation où les STS sont retenus et traités par voie anaérobie alors qu'un flux d'eau plus ou moins épuré s'en échappe. Ainsi, le Temps de Rétention Biologique (TRB) des STS y est plus important que celui du flux total (TRH) car le biodigesteur intègre un système de décantation passive ou active et un système de rétention / dégradation anaérobie des MS digestibles sédimentées. Flow biodigesters with a low STS content have as main inputs industrial or domestic effluents, as is the case for wastewater treatment plants or highly volatile solid inputs rich in inhibiting components (AGV, NhV) strongly diluted. These biodigesters have a particular configuration; the principle consists in using the biodigester as a sedimentation tank where the STS are retained and treated anaerobically while a flow of more or less purified water escapes. Thus, the Biological Retention Time (TRB) of the STS is greater there than that of the total flow (TRH) because the biodigester integrates a passive or active settling system and a system of retention / anaerobic degradation of the sedimented digestible MS.
En tant que tel ces biodigesteurs sont impropres au traitement des déchets organiques solides sauf à ce que ces derniers soient broyés et mis en solution avec des effluents qui constitueront toujours la majorité de l'intrant ou fortement dilués. Sous ces protocoles, la production de biogaz et de digestats (en l'occurrence sous forme de boues) est relativement faible mais on recherche surtout leur capacité d'épuration primaire d'un effluent, et leur bilan énergétique s'équilibre avec la cogénération du biogaz. Éventuellement la productivité de ces sous-systèmes s'améliore avec la revente des liqueurs de digestats (éluats) en tant que fertilisants organiques liquides lorsqu’ils peuvent d’une part faire la preuve d’une stabilité biologique avérée et être acheminés sur des zones étendues afin de garantir une faible concentration à l’épandage ce qui est toujours difficile à assurer dans des conditions d’exploitation normales sauf à accepter des coûts logistiques significatifs pour élargir suffisamment la zone d’épandage. Avec ce type de procédé les charges volumiques maximales applicables sont de l’ordre de 2 à 5 kg de DCO/ m3/j. As such, these biodigesters are unsuitable for the treatment of solid organic waste except that the latter are ground and put into solution with effluents which will always constitute the majority of the input or which are highly diluted. Under these protocols, the production of biogas and digestates (in this case in the form of sludge) is relatively low, but above all their capacity for primary purification of an effluent is sought, and their energy balance is balanced with the cogeneration of the biogas. Eventually, the productivity of these subsystems improves with the resale of digestate liquors (eluates) as liquid organic fertilizers when they can, on the one hand, demonstrate proven biological stability and be transported to areas extended in order to guarantee a low concentration when spreading, which is always difficult to ensure under normal operating conditions, except by accepting significant logistical costs to widen the spreading area sufficiently. With this type of process, the maximum applicable volume loads are of the order of 2 to 5 kg of COD/m 3 /d.
La famille des biodigesteurs à concentration moyenne en STS est la plus courante. Sous cette configuration un substrat digestible solide est mis en solution dans deux à trois fois son poids en eau. Cette modalité de densité en matière organique mise en solution correspond à une recherche d'équilibre entre la quantité de matière digestible, sa viscosité et sa coalescence dans l'enceinte du digesteur et la capacité du milieu anaérobie à abriter et maintenir des populations bactériennes sans risquer leur inhibition par voie de saturation biochimique. En effet, pour que l'activité bactérienne opère dans les meilleures conditions il est nécessaire que le digestat ne se compacte pas tant qu'il peut être mobilisé au fur et à mesure des différentes phases de la biodigestion. Ce procédé s'adapte donc au traitement de la fraction digestible des déchets organiques solides sous réserve d'un tri efficace en amont pour évacuer les indésirables et d'un broyage relativement fin qui autorise le transfert hydraulique de la masse digestible et la prolifération d'une forte diversité bactérienne. The family of biodigesters with an average STS concentration is the most common. In this configuration, a solid digestible substrate is dissolved in two to three times its weight in water. This modality of organic matter density in solution corresponds to a search for balance between the quantity of digestible matter, its viscosity and its coalescence in the enclosure of the digester and the capacity of the medium. anaerobic to harbor and maintain bacterial populations without risking their inhibition by way of biochemical saturation. In fact, for bacterial activity to operate under the best conditions, the digestate must not compact as long as it can be mobilized as the different phases of biodigestion progress. This process is therefore suitable for the treatment of the digestible fraction of solid organic waste subject to effective sorting upstream to evacuate the undesirable and relatively fine grinding which allows the hydraulic transfer of the digestible mass and the proliferation of high bacterial diversity.
Plus approprié aux procédés à chargement continu que séquentiel, les biodigesteurs à concentration moyenne en MS profitent particulièrement des systèmes à biomasse fixée car le flux de substrat a un débit suffisamment important pour appauvrir les flores résidentes. D'une manière générale, les charges volumiques à appliquer peuvent atteindre 15 à 20 kg DCO/m3/j. Les temps de séjour hydraulique varient entre 4 et 5 semaines. Sous cette configuration les rendements en biogaz sont bons et la production de digestats sous la forme d’un substrat plus ou moins fibré nécessite pour le moins une décantation si ce n'est une centrifugation. More suitable for continuous rather than sequential loading processes, medium DM concentration biodigesters particularly benefit from fixed biomass systems because the flow of substrate has a flow rate large enough to deplete the resident flora. In general, the volume loads to be applied can reach 15 to 20 kg COD/m 3 /d. Hydraulic residence times vary between 4 and 5 weeks. Under this configuration, the biogas yields are good and the production of digestates in the form of a more or less fibrous substrate requires at least a decantation if not a centrifugation.
Certains gisements de déchets organiques sont constitués d'une fraction solide importante avec une digestibilité faible : la masse de MS est importante mais la proportion de Matière Organique Volatile (MOV) sur la MS est faible. Dans la mesure où l'on ne peut valablement concentrer la MOV de ces déchets il est souhaitable de disposer d'une technologie qui autorise leur traitement par voie anaérobie. Certains biodigesteurs sont conçus pour ce type d'application ; ils sont dits à Haute concentration en MS. Some organic waste deposits consist of a large solid fraction with low digestibility: the mass of DM is high but the proportion of Volatile Organic Matter (VOM) on the DM is low. Insofar as it is not possible to validly concentrate the VOM of this waste, it is desirable to have a technology which authorizes their treatment anaerobically. Some biodigesters are designed for this type of application; they are said to have a high concentration in DM.
La spécificité de ces biodigesteurs réside dans le mode d'avancement et de brassage du substrat et dans le fait qu'il s'agit presque exclusivement de bioréacteurs à chargement séquentiel et à biomasse libre, mais avec ensemencement. D'une manière générale, il faut noter qu'au-delà d'un certain seuil de teneur en MOV, il existe un risque de surcharge qui peut entraîner une inhibition de la méthanogenèse ce qui est surtout valable pour les déchets riches en protéines animales (carcasses et graisses) ou en ammonium (litières et lisiers). De plus les charges volumiques à appliquer peuvent atteindre 40 kg DCO/m3/j. Les temps de séjour hydraulique varient entre 2 et 3 semaines. The specificity of these biodigesters lies in the mode of advancement and mixing of the substrate and in the fact that they are almost exclusively sequential loading and free biomass bioreactors, but with seeding. In general, it should be noted that beyond a certain threshold of VOM content, there is a risk of overload which can lead to inhibition of methanogenesis, which is especially valid for waste rich in animal proteins. (carcasses and fat) or ammonium (litter and slurry). In addition, the volume loads to be applied can reach 40 kg COD/m 3 /d. Hydraulic residence times vary between 2 and 3 weeks.
Il faut ainsi prendre en compte le fait qu'au-delà de 3 g / I, l'ammonium (NH4+) est un inhibiteur de la méthanogenèse. On sait aussi que cette limite de 3 g / 1 de NH4+ ne doit pas être dépassée pour des déchets dont le rapport C / N est égal ou inférieur à 20 avec un taux de MOV de l'ordre de 60% de la MO. It is thus necessary to take into account the fact that above 3 g/I, ammonium (NH4 + ) is an inhibitor of methanogenesis. We also know that this limit of 3 g / 1 of NH4 + must not not be exceeded for waste whose C/N ratio is equal to or less than 20 with a VOM rate of around 60% of the MO.
Au-delà et en complément de la dilution avec de l’eau la technique la plus pratiquée pour maintenir ces substrats organiques particuliers en deçà du seuil d’inhibition consiste à mélanger les déchets trop riches en protéines (viscères, poisson, produits laitiers, carcasses et autres déchets carnés) avec des substrats carbonés. Beyond and in addition to dilution with water, the most common technique for keeping these particular organic substrates below the inhibition threshold consists of mixing waste that is too rich in protein (viscera, fish, dairy products, carcasses and other meat waste) with carbonaceous substrates.
L'alternative à l'approche par régulation du mélange consiste à abattre le taux de MOV des déchets (surtout la proportion d'ammonium) en les soumettant à une phase préalable de fermentation aérobie thermophile intense, mais celle-ci requiert de toute façon que les déchets carnés soient mélangés à des substrats carbonés. The alternative to the mixture control approach consists in reducing the MOV rate of the waste (especially the proportion of ammonium) by subjecting it to a preliminary phase of intense thermophilic aerobic fermentation, but this requires in any case that meat waste is mixed with carbonaceous substrates.
Une autre alternative consiste en un traitement thermique à basse température induisant une thermolyse qui affecte particulièrement les AGV et les restitue dans une configuration de digestibilité accrue. Ces trois techniques peuvent être mobilisées ensemble, le traitement thermique intervenant séquentiellement en premier lieu. Another alternative consists of a heat treatment at low temperature inducing thermolysis which particularly affects the VFAs and restores them in a configuration of increased digestibility. These three techniques can be used together, with heat treatment occurring sequentially first.
Pour conclure, quel que soit le procédé de digestion méthanique retenu, quatre paramètres contribuent fortement à assurer une productivité biologique satisfaisante et une faisabilité économique avérée : To conclude, regardless of the methane digestion process chosen, four parameters strongly contribute to ensuring satisfactory biological productivity and proven economic feasibility:
Premièrement, le brassage profond en déplacement positif, non destructeur des biomes structurés établis par les colonies bactériennes au sein des digestats en cours de maturation anaérobie en présence et de leurs commensaux enzymatiques. Ce brassage est particulièrement nécessaire dans la zone de sédimentation compactante où il doit favoriser une dynamique de bioturbation active. First, the deep mixing in positive, non-destructive displacement of the structured biomes established by the bacterial colonies within the digestates undergoing anaerobic maturation in the presence and their enzymatic commensals. This mixing is particularly necessary in the compacting sedimentation zone where it must promote active bioturbation dynamics.
Deuxièmement, le traitement des digestats pour les rendre valorisables en tant que biofertilisant, sans risque environnemental ou biologique. Cela est généralement achevé après séparation de phase liquide / solide ou plus rarement par maturation aérobie thermophile. Secondly, the processing of digestates to make them recoverable as biofertilizer, without environmental or biological risk. This is usually completed after liquid/solid phase separation or more rarely by aerobic thermophilic maturation.
Troisièmement, la disponibilité de carbone organique digestible sous une forme progressivement mobilisable et en proportion de la demande particulière de chaque phase de la digestion méthanique afin de rester toujours en dessous du seuil d’inhibition en AGV et ammonium. Third, the availability of digestible organic carbon in a progressively mobilizable form and in proportion to the particular demand of each methane digestion phase in order to always remain below the VFA and ammonium inhibition threshold.
Quatrièmement la gestion thermique des bioréacteurs pour atteindre et maintenir une température optimale qui requiert des apports énergétiques d’autant plus significatifs que le volume des cuves est important, ou dit autrement, d’autant plus que la dilution est importante au sein des bioréacteurs Fourthly, the thermal management of bioreactors to reach and maintain an optimal temperature which requires energy inputs that are all the more significant as the volume of the tanks is large, or in other words, all the more so as the dilution is significant within the bioreactors
La présente invention cherche à apporter une solution intégrée aux difficultés que rencontrent les différents procédés existants de digestion méthanique confrontés aux risques d’inhibition par défaut de carbone digestible ou par manque d’eau de dilution, à l’impossibilité de rejeter dans l’environnement des digestats bruts et aux dépenses énergétiques requises du fait des besoins thermiques des bioréacteurs. The present invention seeks to provide an integrated solution to the difficulties encountered by the various existing methane digestion processes confronted with the risks of inhibition by lack of digestible carbon or by lack of dilution water, the impossibility of rejecting into the environment raw digestates and the energy expenditure required due to the thermal needs of the bioreactors.
Objets de l'invention Objects of the invention
La présente invention concerne les procédés de digestion anaérobie multi-phase à chargement continu aussi bien que séquentiels infiniment mélangés, quelle que soit leur teneur en solides organiques volatiles, qu’ils soient à biomasse libre ou fixée, mésophiles ou thermophiles. The present invention relates to continuous loading as well as infinitely mixed sequential multi-phase anaerobic digestion processes, regardless of their volatile organic solids content, whether they are free or fixed biomass, mesophilic or thermophilic.
L’invention concerne de préférence des procédés multiphases à chargement continus, mésophiles et thermophiles et à haute teneur en solides volatiles et à biomasse fixée. The invention preferably relates to multi-phase, continuous feed, mesophilic and thermophilic, high volatile solids and attached biomass processes.
Selon un aspect essentiel de l’invention, on couple un équipement de digestion méthanique avec un équipement de compostage en vase clos, ce qui permet de réaliser l’ajout de compost bruts et l’injection de percolâts de compostage dans le digesteur, d'assurer le traitement des digestats par co-compostage avec des matières ligneuses pour produire un biofertilisant stable et équilibré. Cela permet également, et de manière avantageuse de capter de la chaleur dans le silo de compostage pour la transférer dans les cuves du bio-digesteur. According to an essential aspect of the invention, a methane digestion equipment is coupled with a composting equipment in a closed vessel, which makes it possible to carry out the addition of raw compost and the injection of composting percolates into the digester, ensure the treatment of digestates by co-composting with woody materials to produce a stable and balanced biofertilizer. This also makes it possible, and advantageously, to capture heat in the composting silo to transfer it to the tanks of the bio-digester.
Ainsi, un premier objet de l’invention est un procédé continu de traitement de déchets organiques se déroulant dans une installation couplée, ledit procédé de traitement de déchets organiques comportant un procédé de digestion anaérobie d’une première partie desdits déchets, qui se déroule dans au moins une enceinte de digestion, et un procédé de compostage aérobie d’une deuxième partie desdits déchets qui se déroule dans au moins une enceinte de compostage, dans lequel procédé de traitement de déchets organiques: on recueille à l’issue dudit procédé de digestion anaérobie du digestat et du biogaz, on recueille à l’issue dudit procédé de compostage aérobie du compost et du percolât humique, on introduit au moins une partie dudit digestat dans ledit procédé de compostage aérobie, on introduit au moins une partie dudit percolât humique dans ledit procédé de digestion anaérobie. Thus, a first object of the invention is a continuous process for the treatment of organic waste taking place in a coupled installation, said process for treating organic waste comprising a process for the anaerobic digestion of a first part of said waste, which takes place in at least one digestion enclosure, and an aerobic composting process for a second part of said waste which takes place in at least at least one composting enclosure, in which a process for treating organic waste: digestate and biogas are collected at the end of said anaerobic digestion process, compost and humic percolate are collected at the end of said aerobic composting process, at least a portion of said digestate is introduced into said aerobic composting process, at least a portion of said humic percolate is introduced into said anaerobic digestion process.
Typiquement, ladite première partie desdits déchets organiques comporte majoritairement des déchets organiques volatils, sélectionnés dans le groupe formé par : les déchets d'abattoir, les déchets de laiterie, les déchets de vinification, les déchets de transformation du poisson, les déchets de transformation de la viande, les déchets d'élevage stabulaire, les déchets de cuisine et de table, les déchets organiques en provenance des industries agro-alimentaires. Typically, said first part of said organic waste mainly comprises volatile organic waste, selected from the group formed by: slaughterhouse waste, dairy waste, winemaking waste, fish processing waste, meat, stable livestock waste, kitchen and table waste, organic waste from the agro-food industries.
Typiquement, ladite deuxième partie desdits déchets organiques comporte majoritairement des déchets organiques structurants, qui sont majoritairement des polymères organiques de type lignine, cellulose, hémicellulose, et/ou kératine, et/ou ladite deuxième partie desdits déchets organiques comporte majoritairement des déchets sélectionnés dans le groupe formé par : les déchets de sciage (tels que la sciure ou des déchets de bois de scierie), les déchets forestiers broyés, les déchets ou produits en bois broyés, des cartons bruns, les végétaux broyés d’origines diverses tel que l’élagage, le débroussaillage, le ramassage de feuilles mortes, les déchets agricoles diverses telles que de la paille. Typically, said second part of said organic waste mainly comprises structuring organic waste, which is mainly organic polymers of lignin, cellulose, hemicellulose, and/or keratin type, and/or said second part of said organic waste mainly comprises waste selected from the group formed by: sawing waste (such as sawdust or sawmill wood waste), shredded forest waste, shredded wood waste or products, brown cardboard, shredded plants of various origins such as pruning, clearing, picking up dead leaves, various agricultural waste such as straw.
Dans un mode de réalisation préféré, ledit procédé de compostage aérobie se déroule dans au moins une enceinte de compostage, de préférence verticale pour assurer une hauteur suffisante au processus de percolation, et pourvue d’un premier échangeur de chaleur par lequel ladite enceinte de compostage chauffe un fluide caloporteur à une première température, et/ou ledit procédé de digestion aérobie se déroule dans au moins une enceinte de digestion pourvue d’un deuxième échangeur de chaleur par lequel ladite au moins une enceinte de digestion est chauffée par ledit liquide caloporteur se trouvant à une deuxième température, inférieure à ladite première température. De manière très avantageuse, ladite première partie desdites déchets organiques est soumise à un prétraitement thermique dans une enceinte de prétraitement thermique, à une température supérieure à 45 °C, et de préférence comprise entre 70°C et 80°C, avant d’être refroidi et admise dans ladite enceinte de digestion anaérobie. In a preferred embodiment, said aerobic composting process takes place in at least one composting chamber, preferably vertical to ensure sufficient height for the percolation process, and provided with a first heat exchanger through which said composting chamber heats a heat transfer fluid to a first temperature, and/or said aerobic digestion process takes place in at least one digestion chamber provided with a second heat exchanger through which said at least one digestion chamber is heated by said heat transfer liquid being at a second temperature, lower than said first temperature. Very advantageously, said first part of said organic waste is subjected to a thermal pretreatment in a thermal pretreatment enclosure, at a temperature above 45°C, and preferably between 70°C and 80°C, before being cooled and admitted into said anaerobic digestion chamber.
De manière avantageuse, ladite enceinte de prétraitement thermique est pourvue d’un troisième échangeur de chaleur. Advantageously, said thermal pretreatment enclosure is provided with a third heat exchanger.
Dans un mode de réalisation avantageux, au moins une partie dudit fluide caloporteur chauffé par ledit premier échangeur de chaleur est conduite dans ledit deuxième échangeur de chaleur. In an advantageous embodiment, at least part of said heat transfer fluid heated by said first heat exchanger is led into said second heat exchanger.
Le biogaz généré par le procédé de digestion anaérobie ou le biométhane qui en est extrait par filtration. Il peut alimenter en carburant un brûleur pourvu d’un quatrième échangeur de chaleur qui chauffe un liquide caloporteur, qui est en communication thermique avec ledit deuxième échangeur de chaleur et/ou ledit troisième échangeur de chaleur. The biogas generated by the anaerobic digestion process or the biomethane extracted from it by filtration. It can supply fuel to a burner provided with a fourth heat exchanger which heats a coolant, which is in thermal communication with said second heat exchanger and/or said third heat exchanger.
Dans un mode de réalisation particulier, ledit brûleur est en communication énergétique avec générateur d’énergie électrique, qui, de préférence, alimente en énergie électrique au moins une partie de ladite installation. In a particular embodiment, said burner is in energy communication with an electrical energy generator, which preferably supplies electrical energy to at least part of said installation.
Un autre objet de la présente invention est une installation configurée pour exécuter le procédé selon l’invention. Cette installation comprend : Another object of the present invention is an installation configured to perform the method according to the invention. This facility includes:
- une unité de digestion anaérobie pour le traitement de ladite première partie des déchets organiques, comportant successivement une première enceinte destinée au déroulement de l’hydrolyse et de l’acidogenèse, une deuxième enceinte destinée au déroulement de l’acétogenèse, une troisième enceinte destinée au déroulement de la méthanogenèse, et une quatrième enceinte destinée au dégazage, lesdites quatre enceintes étant successivement en connexion fluidique (préférentiellement pas sur-verse assistée) pour permettre le transfert de des déchets traités d’une enceinte à la suivante, ladite unité de digestion anaérobie étant configurée pour produire essentiellement du digestat et du biogaz ; - une enceinte de compostage destinée au déroulement du compostage aérobie de ladite deuxième partie des déchets organiques, configurée pour produire essentiellement du compost et des percolâts humiques ; - an anaerobic digestion unit for the treatment of said first part of the organic waste, comprising successively a first enclosure intended for the progress of hydrolysis and acidogenesis, a second enclosure intended for the progress of acetogenesis, a third enclosure intended during the methanogenesis, and a fourth enclosure intended for degassing, said four enclosures being successively in fluidic connection (preferably not assisted overflow) to allow the transfer of treated waste from one enclosure to the next, said digestion unit anaerobic being configured to produce essentially digestate and biogas; - a composting enclosure intended for carrying out the aerobic composting of said second part of the organic waste, configured to produce essentially compost and humic percolates;
- des moyens de transfert dudit digestat de ladite enceinte de dégazage vers ladite unité de compostage aérobie ; - means for transferring said digestate from said degassing enclosure to said aerobic composting unit;
- des moyens de transfert dudit compost et dudit percolât vers ladite unité de digestion anaérobie. - Means for transferring said compost and said percolate to said anaerobic digestion unit.
De manière très avantageuse, l’installation comporte une enceinte de prétraitement thermique disposée en amont de ladite unité de digestion anaérobie de manière à ce que ladite première partie des déchets organiques destinée à entrer dans ladite unité de digestion anaérobie passe par ladite enceinte de prétraitement thermique. Very advantageously, the installation comprises a thermal pretreatment enclosure arranged upstream of said anaerobic digestion unit so that said first part of the organic waste intended to enter said anaerobic digestion unit passes through said thermal pretreatment enclosure .
Dans un mode de réalisation avantageux, l’installation est configurée de manière à ce que : au moins une desdites enceintes de ladite unité de digestion anaérobie soit chauffée à l’aide d’un liquide caloporteur ; ladite enceinte de prétraitement thermique soit chauffée à l’aide d’un liquide caloporteur ; ladite enceinte de compostage aérobique soit refroidie par un liquide caloporteur ; la chaleur récupérée sur ladite enceinte de compostage aérobique soit utilisée pour chauffer au moins une desdites enceintes de ladite unité de digestion anaérobie, et/ou ladite enceinte de prétraitement thermique soit chauffée à l’aide d’un liquide caloporteur. In an advantageous embodiment, the installation is configured so that: at least one of said enclosures of said anaerobic digestion unit is heated using a heat transfer liquid; said thermal pretreatment chamber is heated using a heat transfer liquid; said aerobic composting chamber is cooled by a heat transfer liquid; the heat recovered from said aerobic composting enclosure is used to heat at least one of said enclosures of said anaerobic digestion unit, and/or said thermal pretreatment enclosure is heated using a heat transfer liquid.
Au moins une partie de la chaleur transmis par l’enceinte de compostage aérobique au liquide caloporteur qui la refroidit peut être utilisé pour chauffer au moins une des unités de digestion anaérobie. At least part of the heat transmitted by the aerobic composting chamber to the heat transfer liquid which cools it can be used to heat at least one of the anaerobic digestion units.
De manière avantageuse, l’installation comprend un brûleur configuré pour brûler la fraction énergétique du biogaz (qui comporte majoritairement du méthane) produit par ladite enceinte de digestion anaérobique. Cette énergie thermique peut être utilisée de deux manières différentes, qui peuvent être combinées au sein de l’installation : d’une part, ledit brûleur peut être configuré pour chauffer un fluide caloporteur qui est en communication thermique avec au moins une desdites enceintes de ladite unité de digestion anaérobie et/ou avec ladite enceinte de prétraitement thermique. D’autre part, ledit brûleur peut être associé à un dispositif générateur d’énergie électrique. L’installation peut être configurée de manière à ce que le dit dispositif générateur d’énergie électrique puisse alimenter ladite installation en énergie électrique, pour une partie ou pour la totalité de ses besoins, sachant que l’installation comprend des moyens accessoires, tels que des pompes, convoyeurs, électrovannes, qui utilisent de l’énergie électrique. Advantageously, the installation comprises a burner configured to burn the energy fraction of the biogas (which mainly comprises methane) produced by said anaerobic digestion chamber. This thermal energy can be used in two different ways, which can be combined within the installation: on the one hand, said burner can be configured to heat a heat transfer fluid which is in thermal communication with at least one of said enclosures of said anaerobic digestion unit and/or with said thermal pretreatment enclosure. On the other hand, said burner can be associated with an electrical energy generating device. The installation can be configured in such a way that said electrical energy generating device can supply said installation with electrical energy, for part or all of its needs, knowing that the installation includes accessory means, such as pumps, conveyors, solenoid valves, which use electrical energy.
Ainsi, l’invention permet de réaliser une installation traitement de déchets organiques, associant la digestion anaérobie au compostage aérobie, et impliquant le compostage des digestats et le recyclage des percolâts humiques dans la digestion anaérobie, qui peut couvrir au moins une partie de ses propres besoins en énergie électrique et/ou thermique. Thus, the invention makes it possible to produce an organic waste treatment installation, combining anaerobic digestion with aerobic composting, and involving the composting of digestates and the recycling of humic percolates in anaerobic digestion, which can cover at least part of its own electrical and/or thermal energy needs.
Figures tricks
[Fig.1] présente un schéma d’un mode de réalisation avantageux du procédé selon l’invention. [Fig.1] presents a diagram of an advantageous embodiment of the method according to the invention.
[Fig. 2] présente un premier détail du schéma selon la figure 1. [Fig. 2] presents a first detail of the diagram according to figure 1.
[Fig.3] présente un deuxième détail du schéma selon la figure 1. [Fig.3] presents a second detail of the diagram according to figure 1.
[Fig.4] est une représentation schématique simplifiée d’un dispositif utilisable pour mettre en œuvre le procédé selon l’invention. [Fig.4] is a simplified schematic representation of a device that can be used to implement the method according to the invention.
Les repères numériques à trois chiffres se réfèrent à des éléments du dispositif, alors que les repères numériques à quatre chiffres désignent des étapes ou aspects du procédé. The three-digit numerals refer to elements of the device, while the four-digit numerals designate steps or aspects of the method.
Description détaillée detailed description
D’une manière générale, le procédé selon l’invention permet d’utiliser des déchets organiques d’origines très diverses. Il peut s’agir notamment de déchets d'abattoir, de déchets de cuisine et de table, de végétaux ou produits ligneux d’origine agricole, forestière ou industrielle. D’une manière générale, le procédé selon l’invention permet d'utiliser des déchets liquides comme du sang ou des rebuts de l'industrie laitière ou vinicole, et des déchets solides comme des viscères, des drêches, des marcs ou la fraction fermentescible des déchets ménagers et assimilés. In general, the process according to the invention makes it possible to use organic waste of very diverse origins. This may include slaughterhouse waste, kitchen and table waste, plants or wood products of agricultural, forestry or industrial origin. In general, the method according to the invention makes it possible to use liquid waste such as blood or scrap from the dairy or wine industry, and solid waste such as viscera, spent grains, marc or the fermentable fraction household and similar waste.
Le procédé selon l’invention sera décrit ici de manière détaillée d’abord en relation avec la figure 1. The method according to the invention will be described here in detail first in relation to Figure 1.
Le procédé selon l’invention mobilise deux matières premières différentes, qui sont toutes deux des matières ou des déchets organiques. La première matière première est constituée de matières ou déchets organiques dits structurants (essentiellement des polymères organiques de type lignine, cellulose, hémicellulose, kératine). La deuxième matière première est constituée de matières et déchets organiques volatiles (essentiellement des molécules organiques de type sucres, protéines, hydrates de carbone, donc faiblement polymérisés). The process according to the invention mobilizes two different raw materials, which are both organic materials or waste. The first raw material consists of so-called structuring organic materials or waste (essentially organic polymers of the lignin, cellulose, hemicellulose, keratin type). The second raw material consists of volatile organic matter and waste (essentially organic molecules such as sugars, proteins, carbohydrates, therefore weakly polymerized).
Ces matières premières et leurs transformations biologiques seront expliquées en référence à la figure 1 qui montre de manière schématique un mode de réalisation de l’invention. Sur cette figure, les traits pleins représentent un flux de matière, les traits pointillés un flux énergétique. Les boîtes épaisses représentent un réacteur, les autres boîtes représentent un produit ou une étape de procédé. These raw materials and their biological transformations will be explained with reference to FIG. 1 which schematically shows an embodiment of the invention. In this figure, the solid lines represent a material flow, the dotted lines an energy flow. The thick boxes represent a reactor, the other boxes represent a product or a process step.
Le procédé selon l’invention utilise comme matière première des déchets organiques approvisionnés sous la forme de matières et déchets organiques structurants (repère 1000). Il s’agit de déchets majoritairement solides, hautement polymérisés, qui sont difficiles à dégrader par voie biologique anaérobie; à ce titre ils peuvent comprendre de la matière ligneuse ou autres matières cellulosiques et/ou de la kératine. Il peut s’agir notamment de déchets de sciage, de sciure, de végétaux broyés d’origine diverses (élagage, débroussaillage, ramassage de feuilles mortes ou de paille), de déchets forestiers broyés, de produits en bois broyés, des cartons (notamment des cartons bruns). Ces déchets sont approvisionnés sous une forme divisée, par exemple sous forme de granulat ou broyât ne dépassant pas une dimension typique d’environ 50 mm x 20 mm (et de préférence ne dépassant pas une dimension d’environ 30 mm x 20 mm). Ils peuvent être secs ou humides. The process according to the invention uses as raw material organic waste supplied in the form of structuring organic materials and waste (item 1000). It is mainly solid, highly polymerized waste, which is difficult to degrade by anaerobic biological means; as such, they may comprise ligneous material or other cellulosic materials and/or keratin. This may include, in particular, sawing waste, sawdust, shredded plants of various origins (pruning, clearing, collection of dead leaves or straw), shredded forest waste, shredded wood products, cardboard (in particular brown cards). This waste is supplied in a divided form, for example in the form of aggregate or crushed material not exceeding a typical dimension of approximately 50 mm x 20 mm (and preferably not exceeding a dimension of approximately 30 mm x 20 mm). They can be dry or wet.
Ces déchets organiques solides peuvent subir un nouveau broyage qui permet de les amener à une granulométrique plus fine (repère 1010). Ce broyage peut être réalisé par exemple dans un dispositif de type broyeur lent à couteau à double axe, alimenté en matière par une trémie de chargement. Ils sont ensuite transférés, typiquement par l’intermédiaire d’une trémie, dans une enceinte de compostage (repère 1020) qui agit comme un bioréacteur. Comme il sera décrit ci-dessous, selon une caractéristique essentielle du procédé selon l’invention ces déchets structurants seront mélangés en vue de leur compostage avec une autre fraction résultant du procédé selon l’invention, à savoir le digestat issu de la digestion anaérobie des déchets organiques volatils. This solid organic waste can undergo a new grinding which makes it possible to bring them to a finer particle size (reference 1010). This grinding can be carried out for example in a device of the slow grinder type with a double-axis knife, supplied with material by a loading hopper. They are then transferred, typically via a hopper, into a composting enclosure (item 1020) which acts as a bioreactor. As will be described below, according to an essential characteristic of the process according to the invention, this structuring waste will be mixed with a view to their composting with another fraction resulting from the process according to the invention, namely the digestate resulting from the anaerobic digestion of volatile organic waste.
Le procédé de compostage est un procédé aérobie qui se déroule en deux phases distinctes ; pour cette raison, ladite enceinte de compostage, qui est typiquement réalisée sous la forme d’un silo vertical, présente deux compartiments, dont chacun est dédié à l’une des deux phases du procédé de compostage. Ces deux phases sont représentées sur la figure 2. The composting process is an aerobic process that takes place in two distinct phases; for this reason, said composting enclosure, which is typically made in the form of a vertical silo, has two compartments, each of which is dedicated to one of the two phases of the composting process. These two phases are shown in Figure 2.
La première phase 1022 du procédé de compostage 1020 est un procédé aérobie, thermophile et exothermique qui se déroule à une température de l’ordre de 65 °C à 75° ou 80 °C sous l’effet conjugué de divers micro-organismes. La matière traitée doit être alimentée en eau d’humectation (qui comprend, ou qui est, typiquement du percolât humique recirculé) et en air frais. La deuxième phase 1024 du procédé de compostage 1020 est mésophile. Le compostage génère deux fractions, à savoir une fraction liquide, appelée percolât humique (repère 1030) et un produit solide appelé compost (repère 1040). Comme indiqué ci-dessus il est nécessaire de maintenir une circulation du percolât humique (repère 1090) dans l’enceinte de compostage aérobie. The first phase 1022 of the composting process 1020 is an aerobic, thermophilic and exothermic process which takes place at a temperature of the order of 65°C to 75° or 80°C under the combined effect of various micro-organisms. The treated material must be supplied with wetting water (which typically includes, or is, recirculated humic percolate) and fresh air. The second phase 1024 of the composting process 1020 is mesophilic. Composting generates two fractions, namely a liquid fraction, called humic percolate (reference 1030) and a solid product called compost (reference 1040). As indicated above, it is necessary to maintain circulation of the humic percolate (item 1090) in the aerobic composting chamber.
Chacun de ces deux sous-produits peut être valorisé à l’extérieur du procédé selon l’invention selon des méthodes connues en tant que telles ; cette sortie du procédé est appelée ici « export ». A titre d’exemple, le compost peut être exporté (repère 1070) pour être utilisé pour améliorer un milieu de culture agricole ou horticole, étant riche en matières humiques et minéraux. Le percolât humique est riche en acides humiques et co enzymes. Sa teneur en matière sèche est faible, de préférence inférieure à 5 % massiques, typiquement inférieure à 4 %. Il peut également être exporté (repère 1060) pour être utilisé en tant que biostimulant de la vie des sols et de la croissance des plantes. Each of these two by-products can be recovered outside the process according to the invention according to methods known as such; this output of the process is called here “export”. For example, compost can be exported (reference 1070) to be used to improve an agricultural or horticultural growing medium, being rich in humic matter and minerals. The humic percolate is rich in humic acids and co-enzymes. Its dry matter content is low, preferably less than 5% by mass, typically less than 4%. It can also be exported (item 1060) to be used as a biostimulant of soil life and plant growth.
On note que la solubilisation des acides humiques dans le percolât nécessite un temps de séjour élevé dans une zone thermophile permanente (température typiquement comprise entre 65°C et 80°C) qui se forme dans une enceinte de compostage de taille (et notamment de hauteur) suffisante ; cette enceinte doit avoir un niveau de maturité suffisant. Ces conditions nécessitent typiquement que l’épaisseur (hauteur) de l’andain dans l’enceinte soit d’au moins 3 mètres, et de préférence d’au moins 3,5 mètres, et encore plus préférentiellement d’au moins 4 mètres. Par ailleurs, il est avantageux de recirculer en permanence les effluents dans le composteur (étape 1090 de la figure 1) pour qu’ils se chargent progressivement d’acides humiques. Ainsi se forme un percolât humique, qui a typiquement une couleur de café, et qui diffère notablement des simples effluents d’un réacteur de compostage de type connu. Le procédé selon l’invention utilise également comme matière première des matières et déchets organiques volatiles. Le terme « volatil » se réfère ici non pas à un caractère gazeux mais à leur décomposition biochimique plus aisée : Ces matières et déchets sont faiblement polymérisés. Ils peuvent être liquides, boueux ou solides ; ils peuvent comprendre par exemple des protéines, lipides, glucides ou sucres. Il peut s’agir notamment de déchets d'abattoir, de laiterie, de vinification, de transformation du poisson et de la viande, d'élevage stabulaire, de cuisine et de table, et plus généralement de déchets organiques en provenance des industries agro-alimentaires. Ils comprennent typiquement des fractions solides et des fractions liquides ; leur fraction liquide peut comporter de l’eau et divers déchets organiques liquides, tels que du sang, des huiles, des jus divers. It is noted that the solubilization of humic acids in the percolate requires a long residence time in a permanent thermophilic zone (temperature typically between 65°C and 80°C) which forms in a composting enclosure of size (and in particular of height ) sufficient; this enclosure must have a sufficient level of maturity. These conditions typically require that the thickness (height) of the windrow in the enclosure be at least 3 meters, and preferably at least 3.5 meters, and even more preferably at least 4 meters. Furthermore, it is advantageous to permanently recirculate the effluents in the composter (step 1090 of FIG. 1) so that they gradually become loaded with humic acids. Thus a humic percolate is formed, which typically has a coffee color, and which differs notably from the simple effluents of a composting reactor of known type. The process according to the invention also uses volatile organic materials and waste as raw material. The term "volatile" here refers not to a gaseous nature but to their easier biochemical decomposition: These materials and waste are weakly polymerized. They can be liquid, muddy or solid; they can comprise for example proteins, lipids, carbohydrates or sugars. This may include, in particular, slaughterhouse, dairy, winemaking, fish and meat processing, stable livestock, kitchen and table waste, and more generally organic waste from agro-industry. food. They typically include solid fractions and liquid fractions; their liquid fraction can comprise water and various liquid organic wastes, such as blood, oils, various juices.
Ces matières et déchets organiques volatiles (repère 1100), en totalité ou au moins leur fraction solide, peuvent subir d’abord un broyage qui permet de les réduire à une granulométrie acceptable (repère 1110). Ensuite elles sont soumises à un prétraitement thermique 1120 qui sera expliqué ci-dessous. These volatile organic materials and waste (item 1100), in whole or at least their solid fraction, can first be crushed to reduce them to an acceptable particle size (item 1110). Then they are subjected to a thermal pretreatment 1120 which will be explained below.
Selon l’invention, à l’issue de leur traitement thermique ces matières et déchets organiques volatiles sont soumises à un procédé de digestion anaérobie (repère 1150), appelée aussi digestion méthanique car elle produit du méthane. La digestion anaérobie 1150 est un procédé endothermique qui se déroule en plusieurs phases, qui sont représentées en plus grand détail sur la figure 3. Elle se déroule par passage successif de la masse dans plusieurs enceintes hydrauliquement connectées en série. According to the invention, after their heat treatment, these volatile organic materials and waste are subjected to an anaerobic digestion process (reference 1150), also called methane digestion because it produces methane. Anaerobic digestion 1150 is an endothermic process that takes place in several phases, which are shown in greater detail in Figure 3. It takes place by successive passage of the mass in several enclosures hydraulically connected in series.
Dans une première étape 1152 exécutée dans une première enceinte chauffée, on procède à deux procédés microbiologiques anaérobies qui se déroulent en même temps, en utilisant deux souches microbiennes différentes pouvant coexister au sein de la même masse, à savoir l’hydrolyse et l’acidogenèse. Ces deux procédés se déroulent typiquement à une température de l’ordre de 38°C à 40°C, avec un temps de séjour compris entre trois et dix jours. Dans une deuxième étape 1154, on transfère la masse (de préférence par sur-verse assistée) dans une deuxième enceinte chauffée et on la soumet à un procédé d’acétogenèse ; le temps de séjour est de l’ordre de huit à douze jours. Dans une troisième étape 1156, on transfère la masse dans une troisième enceinte chauffée et on la soumet à un procédé de méthanogenèse ; le temps de séjour est de l’ordre de douze à dix-huit jours. Dans une quatrième étape 1158 on transfère la masse dans une quatrième enceinte de dégazage pour recueillir la faible fraction de biogaz qui est resté fixé dans les digestats par tension superficielle (repère 1160). Le biogaz produit lors de la digestion anaérobie 1150, riche en méthane, est piégé dans le ciel gazeux qui couvre les trois cuves du digesteur en une seule enveloppe souple et étanche. In a first step 1152 carried out in a first heated enclosure, two anaerobic microbiological processes are carried out which take place at the same time, using two different microbial strains which can coexist within the same mass, namely hydrolysis and acidogenesis . These two processes typically take place at a temperature of the order of 38° C. to 40° C., with a residence time of between three and ten days. In a second step 1154, the mass is transferred (preferably by assisted overflow) into a second heated enclosure and it is subjected to an acetogenesis process; the residence time is of the order of eight to twelve days. In a third step 1156, the mass is transferred to a third heated enclosure and it is subjected to a methanogenesis process; the residence time is of the order of twelve to eighteen days. In a fourth step 1158, the mass is transferred to a fourth degassing chamber to collect the small fraction of biogas which remained fixed in the digestates by surface tension (reference 1160). The biogas produced during the 1150 anaerobic digestion, rich in methane, is trapped in the gaseous sky which covers the three tanks of the digester in a single flexible and sealed envelope.
Selon une caractéristique essentielle de l’invention, le procédé couple le compostage aérobie 1020 à la digestion anaérobie 1150 en exécutant des échanges réciproques de matières solides et liquides de l’un vers l’autre de ces deux bioréacteurs. According to an essential characteristic of the invention, the method couples aerobic composting 1020 to anaerobic digestion 1150 by carrying out reciprocal exchanges of solid and liquid matter from one to the other of these two bioreactors.
Ainsi, les enceintes dans lesquelles se déroulent les différentes phases de digestion 1152,1154,1156 peuvent être alimentées en percolât humique (repère 1053) en provenance de l’enceinte de compostage. Plus précisément, le percolât humique 1030 est ajouté de préférence dans l’une des enceintes (ou dans les deux à la fois) dans lesquelles se déroulent l’acétogenèse 1154 et la méthanogenèse 1156, ces ajouts étant identifiés sur la figure 3 par les repères 10534 et 10536, respectivement, et/ou en amont de la digestion anaérobie 1150, à savoir dans l’enceinte de prétraitement thermique (repère 1051) et/ou, éventuellement, dans le broyeur 1110 situé en amont de l’enceinte de prétraitement thermique (repère 1052), et/ou éventuellement, dans un mélangeur 1140, optionnel, qui est situé entre l’enceinte de prétraitement thermique 1120 et la digestion anaérobie 1150. Dans un mode de réalisation préféré on introduit le percolât humique 1030 dans l’enceinte de prétraitement thermique 1120. Thus, the enclosures in which the different digestion phases 1152,1154,1156 take place can be supplied with humic percolate (item 1053) from the composting enclosure. More specifically, the humic percolate 1030 is preferably added to one of the enclosures (or to both at the same time) in which the acetogenesis 1154 and the methanogenesis 1156 take place, these additions being identified in FIG. 3 by the marks 10534 and 10536, respectively, and/or upstream of the anaerobic digestion 1150, namely in the thermal pretreatment enclosure (item 1051) and/or, possibly, in the grinder 1110 located upstream of the thermal pretreatment enclosure (item 1052), and/or optionally, in an optional mixer 1140, which is located between the thermal pretreatment enclosure 1120 and the anaerobic digestion 1150. In a preferred embodiment, the humic percolate 1030 is introduced into the enclosure heat pretreatment 1120.
Sous réserve de la présence de capteurs mesurant le potentiel Redox (Eh) dans chacune des trois cuves du cycle de digestion méthanique il est possible d’injecter des percolâts humiques de manière singulière et automatisée dans chaque cuve pour y induire une régulation fine de la bio-réactivité chimique optimum qui leur est spécifique. Subject to the presence of sensors measuring the Redox potential (Eh) in each of the three tanks of the methane digestion cycle, it is possible to inject humic percolates in a singular and automated way into each tank to induce a fine regulation of the bio - optimum chemical reactivity which is specific to them.
Par ailleurs, on peut alimenter le procédé de digestion anaérobie 1150 en compost 1040 en provenance de l’enceinte de compostage. De manière préférée, ce compost 1040 est ajouté lors de l’étape d’homogénéisation 1120, à savoir dans l’enceinte de prétraitement thermique 1120 (cette voie d’ajout porte le repère 1051) et/ou dans le broyeur 1110 situé en amont de l’enceinte de prétraitement thermique (cette voie d’ajout porte le repère 1081). Furthermore, the anaerobic digestion process 1150 can be supplied with compost 1040 from the composting enclosure. Preferably, this compost 1040 is added during the homogenization step 1120, namely in the thermal pretreatment enclosure 1120 (this addition route bears the mark 1051) and/or in the grinder 1110 located upstream of the thermal pretreatment enclosure (this addition channel is marked 1081).
Comme indiquée ci-dessus, le bon déroulement du procédé de digestion anaérobie 1150 nécessite la présence d’une quantité suffisante de carbone organique digestible (qui s’élève typiquement à environ la moitié de la matière sèche organique pour un déchet organique donné) pour éviter l’inhibition du procédé. C’est l’ajout de percolât 1050,1051,1052,1053 aux matières et déchets 1100 entrant dans l’enceinte de compostage qui permet de contrôler la bonne teneur en carbone digestible dans les enceintes de digestion 1150. As indicated above, the correct operation of the anaerobic digestion process 1150 requires the presence of a sufficient quantity of digestible organic carbon (which typically amounts to about half of the organic dry matter for a waste given organic) to avoid inhibition of the process. It is the addition of percolate 1050,1051,1052,1053 to the materials and waste 1100 entering the composting chamber which makes it possible to control the correct content of digestible carbon in the digestion chambers 1150.
Comme indiqué ci-dessus, le procédé de digestion anaérobie selon l’invention peut utiliser des matières et déchets organiques volatiles (repère 1100), se présentent typiquement sous une forme fluide, c’est-à-dire liquide ou boueuse ou chargé de particules solides broyés. Il peut s’agir de déchets d’origine diverses, broyés et/ou homogénéisés. Ces déchets sont avantageusement riches en protéines, lipides et sucres. On peut aussi utiliser des boues de stations d’épuration biologiques, mais à condition qu’elles ne comportent pas de substances chimiques susceptibles d’interférer avec l’utilisation finale du compost 1260 et du percolât 1240 exportés. As indicated above, the anaerobic digestion process according to the invention can use volatile organic materials and waste (item 1100), typically present in a fluid form, that is to say liquid or muddy or loaded with particles. ground solids. It can be waste of various origins, crushed and/or homogenized. This waste is advantageously rich in proteins, lipids and sugars. Sludge from biological treatment plants can also be used, but on condition that it does not contain chemical substances likely to interfere with the final use of exported compost 1260 and percolate 1240.
En fonction de leur origine, il peut être nécessaire de pré-traiter thermiquement lesdits matières et déchets organiques volatils 1110 dans une enceinte de traitement thermique (repère 1110). A titre d’exemple, les déchets de produits alimentaires collectés après leur mise dans le commerce (déchets de cuisine provenant de ménages ou du secteur de la restauration) ou provenant de l’industrie agro-alimentaire, ainsi que plus spécifiquement les sous-produits animaux et les produits qui en sont dérivés, doivent faire l’objet d’un traitement thermique approprié (hygiénisation, pasteurisation, voire même stérilisation en cas de haut risque sanitaire) en vue de leur valorisation et élimination dans des procédés biologiques. Comme cela a été décrit ci-dessus, on ajoute à la masse destinée à la digestion anaérobie du compost et du percolât humique en provenance de l’enceinte de compostage. Selon un mode de réalisation très avantageux, le compost ajouté est également soumis au traitement thermique 1120, et pour cette raison on l’ajoute soit au stade du broyage / mélange 1110 soit directement dans l’enceinte de traitement thermique 1120. En effet, le traitement thermique du compost élimine certaines souches susceptibles d’interférer avec le procédé de digestion anaérobie. Le percolât peut également être soumis au traitement thermique, avec la masse à laquelle il a été ajouté. Depending on their origin, it may be necessary to heat pre-treat said volatile organic materials and waste 1110 in a heat treatment enclosure (reference 1110). For example, waste food products collected after they have been placed on the market (kitchen waste from households or the catering sector) or from the food industry, as well as more specifically the by-products animals and the products derived from them must undergo appropriate heat treatment (hygienization, pasteurization, or even sterilization in the event of a high health risk) with a view to their recovery and elimination in biological processes. As described above, compost and humic percolate from the composting chamber are added to the mass intended for anaerobic digestion. According to a very advantageous embodiment, the compost added is also subjected to the heat treatment 1120, and for this reason it is added either at the grinding/mixing stage 1110 or directly in the heat treatment enclosure 1120. Indeed, the Heat treatment of compost removes certain strains that may interfere with the anaerobic digestion process. The percolate can also be subjected to the heat treatment, together with the mass to which it has been added.
La digestion anaérobie 1150 génère du biogaz (repère 1160). Le biogaz est riche en méthane ; il comporte également de l’azote, de l’eau et du dioxyde de carbone. Il est soumis à un procédé de filtration 1170 pour séparer le méthane. Ce dernier peut faire l’objet d’une valorisation énergétique 1190, dans un brûleur, et/ou il peut être exporté. La digestion anaérobie génère un résidu boueux ou pâteux appelé digestat (repère 1200) qui est mélangé à des déchets structurants broyés et ce mélange est transféré dans l’enceinte de compostage (repère 1210) pour être décomposé en compost 1040 et percolâts humiques 1030, comme décrit ci-dessus. Anaerobic digestion 1150 generates biogas (item 1160). Biogas is rich in methane; it also includes nitrogen, water and carbon dioxide. It is subjected to a 1170 filtration process to separate the methane. The latter can be the subject of energy recovery 1190, in a burner, and/or it can be exported. Anaerobic digestion generates a muddy or pasty residue called digestate (item 1200) which is mixed with crushed structuring waste and this mixture is transferred to the composting enclosure (item 1210) to be broken down into compost 1040 and humic percolates 1030, such as described above.
Selon une mise en œuvre très avantageuse du procédé selon l’invention, les enceintes de digestion anaérobie 1150 et l’enceinte de compostage aérobie 1020 sont reliées non seulement par des flux de matière, mais encore par des flux énergétiques. En effet, le procédé global comporte au moins une étape exothermique, à savoir la première phase thermophile 1022 du compostage aérobie 1020 (et, le cas échéant, également la valorisation énergétique 1190 du biogaz), et au moins une étape endothermique, à savoir la digestion anaérobie 1150 (et, le cas échéant, également le prétraitement thermique 1120 des déchets fluides). Ces flux énergétiques sont représentés sur la figure 1 par des lignes pointillées. L’énergie thermique libérée lors du refroidissement 1130 des matières et déchets organiques fluides à l’issue de leur traitement thermique 1120 peut également être valorisée. According to a very advantageous implementation of the method according to the invention, the anaerobic digestion enclosures 1150 and the aerobic composting enclosure 1020 are connected not only by material flows, but also by energy flows. Indeed, the overall process comprises at least one exothermic step, namely the first thermophilic phase 1022 of the aerobic composting 1020 (and, where applicable, also the energy recovery 1190 of the biogas), and at least one endothermic step, namely the anaerobic digestion 1150 (and, if applicable, also thermal pretreatment 1120 of fluid waste). These energy flows are represented in FIG. 1 by dotted lines. The thermal energy released during the cooling 1130 of fluid organic materials and waste after their heat treatment 1120 can also be recovered.
Ainsi, dans un mode de réalisation très avantageux de l’installation selon l’invention, l’enceinte de compostage aérobie 1020, et plus précisément son compartiment dédié à la réaction thermophile 1022, comporte un échangeur de chaleur susceptible de absorber la chaleur réactionnelle produite lors de la phase thermophile du compostage, et de la transférer, par l’intermédiaire d’un fluide caloporteur approprié qui peut être de l’eau, vers un échangeur de chaleur associé à l’enceinte de digestion aérobie 1150, capable de chauffer la masse contenue dans cette enceinte. A titre de variante, ledit fluide caloporteur chauffé par l’enceinte de compostage aérobie 1020 peut également chauffer l’enceinte de prétraitement thermique 1120. Thus, in a very advantageous embodiment of the installation according to the invention, the aerobic composting enclosure 1020, and more precisely its compartment dedicated to the thermophilic reaction 1022, comprises a heat exchanger capable of absorbing the reaction heat produced during the thermophilic phase of composting, and to transfer it, via an appropriate heat transfer fluid which may be water, to a heat exchanger associated with the aerobic digestion enclosure 1150, capable of heating the mass contained in this chamber. Alternatively, said heat transfer fluid heated by the aerobic composting chamber 1020 can also heat the thermal pretreatment chamber 1120.
Selon un autre aspect avantageux de l’installation selon l’invention qui peut être combiné avec le précédent, le brûleur qui assure la valorisation énergétique 1190 du biométhane, chauffe un fluide caloporteur (repère 1240), typiquement de l’eau (par exemple sous la forme de vapeur surchauffée) qui alimente l’échangeur de chaleur de l’enceinte de digestion anaérobie (repère 1250) et/ou l’enceinte de prétraitement thermique (repère 1260). Le reste de l’énergie provenant de la valorisation énergétique du biométhane peut faire l’objet d’un export (repère 1270) ; il peut s'agir d’énergie thermique ou électrique, cette dernière étant générée soit par des groupes électrogènes avec cogénération soit par une turbine mue par un gaz chauffé par la combustion du biométhane. Au moins une partie de ladite énergie électrique peut être utilisée par l’installation elle-même, qui comporte des moyens de transfert de flux de matière (tels que des pompes pour les déchets organiques fluides 1100, les percolâts humides 1030 et les digestats 1180, et de convoyeurs pour le compost 1040) qui consomment de l’énergie électrique. Ces flux énergétiques ne sont pas représentés sur la figure 1 afin de na pas la surcharger. According to another advantageous aspect of the installation according to the invention which can be combined with the previous one, the burner which ensures the energy recovery 1190 of the biomethane, heats a heat transfer fluid (item 1240), typically water (for example under the form of superheated steam) which supplies the heat exchanger of the anaerobic digestion enclosure (item 1250) and/or the thermal pretreatment enclosure (item 1260). The rest of the energy from the energy recovery of biomethane can be exported (reference 1270); it can be thermal or electrical energy, the latter being generated either by generators with cogeneration or by a turbine driven by a gas heated by the combustion of biomethane. At least one part of said electrical energy can be used by the installation itself, which comprises material flow transfer means (such as pumps for fluid organic waste 1100, wet percolates 1030 and digestates 1180, and conveyors for compost 1040) which consume electrical energy. These energy flows are not shown in Figure 1 so as not to overload it.
Ainsi, l’invention permet de réaliser une installation qui est totalement autonome en énergie, et qui est en plus capable de produire un surplus d’énergie très significatif. Thus, the invention makes it possible to produce an installation which is completely self-sufficient in energy, and which is also capable of producing a very significant surplus of energy.
Un avantage important du procédé selon l’invention réside dans le fait qu’il est conduit de manière continue, par opposition aux procédés discontinus (mode « batch »), les flux de matière se font de manière quasi continue, les enceintes n’ont pas besoin d’être vidangées et redémarrées périodiquement. An important advantage of the process according to the invention lies in the fact that it is carried out continuously, as opposed to discontinuous processes (“batch” mode), the flows of material take place almost continuously, the enclosures do not have no need to be drained and restarted periodically.
Le procédé selon l’invention permet de valoriser le digestat issu d’un procédé de digestion anaérobie. Dans les procédés connus, le digestat comporte encore de la matière volatile qui n’est pas minéralisée ce qui pose un problème lors de l’épandage du digestat sur des surfaces de terre agricole. Le procédé selon l’invention valorise ces matières volatiles dans un procédé de compostage. L’apport de digestat à équivalence de masse de matière sèche avec des déchets structurants permet non seulement d’améliorer la dynamique de la phase thermophile de compostage mais aussi d’augmenter très sensiblement le taux de nutriments azotés dans le compost. The process according to the invention makes it possible to valorize the digestate resulting from an anaerobic digestion process. In the known processes, the digestate still contains volatile matter which is not mineralized, which poses a problem when spreading the digestate on agricultural land surfaces. The method according to the invention recovers these volatile materials in a composting process. The supply of digestate with equivalence of mass of dry matter with structuring waste not only improves the dynamics of the thermophilic phase of composting but also significantly increases the level of nitrogenous nutrients in the compost.
Enfin le procédé selon l’invention réintroduit très partiellement le percolât issu de ce procédé de compostage dans le procédé de digestion anaérobie. Ainsi, la matière volatile est utilisée au mieux dans un procédé cyclique. Finally, the process according to the invention very partially reintroduces the percolate resulting from this composting process into the anaerobic digestion process. Thus, the volatile material is best utilized in a cyclic process.
En référence à la figure 4 nous décrivons maintenant une installation selon l’invention qui permet de mettre en œuvre le procédé selon l’invention qui vient d’être décrit. With reference to Figure 4 we now describe an installation according to the invention which makes it possible to implement the method according to the invention which has just been described.
L’installation selon l’invention comprend une unité de digestion anaérobie 110. Elle comprend quatre enceintes accueillant des phases liquides, et une enceinte accueillant le biogaz généré, comme cela sera expliqué maintenant. La première enceinte 120 est une enceinte chauffée dans laquelle se déroulent en même temps 1152 l’hydrolyse et l’acidogenèse. La deuxième enceinte 122 est une enceinte chauffée dans laquelle se déroule l’acétogenèse 1154. La troisième enceinte est une enceinte chauffée 124 dans laquelle se déroule la méthanogenèse 1156. La quatrième enceinte 130 est une enceinte de dégazage 1158 dans laquelle le biogaz est séparé du digestat (phase de dégazageThe installation according to the invention comprises an anaerobic digestion unit 110. It comprises four enclosures accommodating liquid phases, and an enclosure accommodating the biogas generated, as will now be explained. The first enclosure 120 is a heated enclosure in which hydrolysis and acidogenesis take place at the same time. The second enclosure 122 is a heated enclosure in which the acetogenesis takes place 1154. The third enclosure is a heated enclosure 124 in which takes place the methanogenesis 1156. The fourth enclosure 130 is a degassing enclosure 1158 in which the biogas is separated from the digestate (degassing phase
1158). 1158).
Lesdites première 120, deuxième 112 et troisième 124 enceintes sont chauffées par un liquide caloporteur. Le transfert successif de la phase liquide d’une cuve à l’autre peut se faire par sur-verse assistée du contenu d’une enceinte dans l’enceinte suivante, comme cela est symbolisé sur la figure par la différence de hauteur des enceintes. Le biogaz s’accumule dans la cinquième enceinte 112 qui est fermée par un toit souple qui est extensible en fonction de la pression du biogaz. Said first 120, second 112 and third 124 enclosures are heated by a heat transfer liquid. The successive transfer of the liquid phase from one tank to another can be done by assisted overflow of the contents of one enclosure into the next enclosure, as symbolized in the figure by the difference in height of the enclosures. The biogas accumulates in the fifth enclosure 112 which is closed by a flexible roof which is extensible according to the pressure of the biogas.
L’unité de digestion anaérobie est chargée par un moyen de chargement 180 qui peut être un convoyeur à bande ou, de préférence, un convoyeur pneumatique. La matière première rentre dans une trémie puis dans un mélangeur 188, avant d’être admis dans l’enceinte de prétraitement thermique 184. Cette dernière est typiquement un bain-marie, avec un fluide caloporteur qui est typiquement de l’eau. Une pompe 138 achemine ces déchets pré-traités dans l’unité de digestion anaérobie 180. Le digestat est évacué par une pompe 131 vers une cuve de mélange 133. The anaerobic digestion unit is loaded by a loading means 180 which can be a belt conveyor or, preferably, a pneumatic conveyor. The raw material enters a hopper then a mixer 188, before being admitted to the thermal pretreatment enclosure 184. The latter is typically a water bath, with a heat transfer fluid which is typically water. A pump 138 transports this pre-treated waste to the anaerobic digestion unit 180. The digestate is evacuated by a pump 131 to a mixing tank 133.
L’installation comporte par ailleurs une enceinte 150 pour le compostage aérobie. L’enceinte peut être un silo cylindrique ou parallélépipédique et vertical, avec un fond, un couvercle et une enveloppe en tôle métallique de préférence en acier inoxydable ou revêtue en son intérieur d’un film plastique qui est de préférence en polypropylène. L’enceinte présente dans sa partie supérieure des moyens d’admission 148, 149 des matières et déchets organiques volatils et de digestat liquide. Cette enceinte comprend une première zone 152 dans laquelle se déroule la phase thermophile 1021, et une deuxième zone 154 dans laquelle se déroule la phase mésophile 1022. Dans un mode de réalisation, ladite première zone 152 se trouve dans la partie supérieure de l’enceinte 150 et la deuxième zone 154 dans la partie inférieure de l’enceinte 150. The installation also includes an enclosure 150 for aerobic composting. The enclosure can be a cylindrical or parallelepipedal and vertical silo, with a bottom, a lid and an envelope made of sheet metal, preferably stainless steel, or coated on the inside with a plastic film, which is preferably polypropylene. The enclosure has in its upper part admission means 148, 149 of volatile organic matter and waste and liquid digestate. This enclosure comprises a first zone 152 in which the thermophilic phase 1021 takes place, and a second zone 154 in which the mesophilic phase 1022 takes place. In one embodiment, said first zone 152 is located in the upper part of the enclosure 150 and the second zone 154 in the lower part of the enclosure 150.
Au moins sur la partie correspondant à la première zone 152, la paroi de l’enceinte est entourée d’un échangeur thermique, typiquement un serpentin 156, relié à un circuit dans lequel circule un fluide caloporteur, qui est typiquement de l’eau. En bas de l’enceinte se trouve des moyens de sortie 158,159 des percolâts humiques et du compost vers un réservoir intermédiaire 160. Le transfert vers l’unité de digestion anaérobie 110 sera décrit en plus grand détail ci-dessous. On donne ici une description plus détaillée de certains aspects importants de l’invention, afin que l’homme du métier puisse mettre en œuvre les objets de l’invention. At least on the part corresponding to the first zone 152, the wall of the enclosure is surrounded by a heat exchanger, typically a coil 156, connected to a circuit in which circulates a heat transfer fluid, which is typically water. At the bottom of the enclosure are means 158,159 for outputting the humic percolates and compost to an intermediate tank 160. The transfer to the anaerobic digestion unit 110 will be described in greater detail below. A more detailed description is given here of certain important aspects of the invention, so that those skilled in the art can implement the objects of the invention.
1. L’ajout de compost brut et de percolâts de compostage au digesteur anaérobie 1. Adding raw compost and composting percolates to the anaerobic digester
La récolte de compost brut et de percolâts bruts de compostage est réalisée lors du co compostage des digestats issus d’un cycle complet du digesteur méthanique au sein d’un silo de compostage, selon des méthodes connues en tant que telles, par exemple comme cela décrit dans WO 2017/109398. Les composts bruts sont particulièrement riches en carbone digestible et en composés azotés simples, non saturants, compatibles avec la demande en nutriments des bactéries anaérobies. Les percolâts riches en acides humiques, tanins, colloïdes carbonés résultent de la séparation de phase liquide / solide des digestats mélangés à des matériaux ligneux ou cellulosiques broyés (le substrat de compostage) soumis à des réactions intenses et thermophiles puis mésophiles de bio oxydation bactérienne. Bien que ne contenant que très peu de matière sèche, typiquement de l’ordre de 2 % à 4 % en masse, on sait que ces percolâts comportent des médiateurs biochimiques et des co-enzymes propres à intensifier l’activité bactérienne anaérobie en favorisant notamment la croissance cellulaire. The harvest of raw compost and raw composting percolates is carried out during the co-composting of the digestates resulting from a complete cycle of the methane digester within a composting silo, according to methods known as such, for example like this described in WO 2017/109398. Raw composts are particularly rich in digestible carbon and in simple, non-saturating nitrogen compounds, compatible with the nutrient demand of anaerobic bacteria. Percolates rich in humic acids, tannins, carbonaceous colloids result from the liquid/solid phase separation of digestates mixed with ground ligneous or cellulosic materials (the composting substrate) subjected to intense and thermophilic then mesophilic reactions of bacterial bio-oxidation. Although containing only very little dry matter, typically around 2% to 4% by mass, it is known that these percolates contain biochemical mediators and co-enzymes suitable for intensifying anaerobic bacterial activity by promoting in particular cell growth.
Il faut souligner la qualité stable dans le temps des composts et des percolâts humiques qui sont produits en flux tendus au même rythme que celui du procédé de biodigestion en amont. Les apports des produits du compostage dans les cuves du digesteur sont donc réguliers avec des dosages simples à effectuer. It is important to emphasize the stable quality over time of the composts and humic percolates which are produced in just-in-time flows at the same rate as that of the upstream biodigestion process. The additions of composting products to the digester tanks are therefore regular with dosages that are easy to perform.
Selon l’invention, les doses de compost et de percolâts bruts sont injectées sous trois modes. Ils sont injectés d’abord au début du processus de digestion méthanique en substitution d’autres apports carbonés et d’eau de dilution. Il est aussi avantageux de les intégrer à la dose d’alimentation du digesteur soumise à un prétraitement thermique si un tel traitement thermique est pratiqué. Enfin il est possible et profitable de les injecter de manière adaptée dans chacune des trois cuves du digesteur en fonction de données fournies par des capteurs d’indices biochimiques (Eh, pH, production de biogaz et composition du biogaz, alcalinité totale, carbone total) ; en effet, au cours du processus de digestion anaérobie sur la base d’indices biochimiques l’injection de compost et de percolâts bruts a un impact particulièrement élevé dans des processus multiphases car l’injection de ces composés carbonés et humiques y est effectuée de manière bien plus ciblée. According to the invention, the doses of compost and raw percolates are injected in three modes. They are first injected at the start of the methane digestion process to replace other carbonaceous additions and dilution water. It is also advantageous to integrate them into the feed dose of the digester subjected to a thermal pretreatment if such a thermal treatment is practiced. Finally, it is possible and profitable to inject them in an appropriate manner into each of the three digester tanks according to data provided by biochemical index sensors (Eh, pH, biogas production and biogas composition, total alkalinity, total carbon) ; in fact, during the anaerobic digestion process on the basis of biochemical indices the injection of compost and raw percolates has a particularly high impact in multiphase processes because the injection of these carbonaceous and humic compounds is carried out there in a much more targeted manner.
Les ajouts ainsi obtenus de matière organique carboné digestible et d’intensificateurs du métabolisme bactérien en dilution aqueuse permettent non seulement d’optimiser la biochimie du procédé mais constituent aussi l’un des vecteurs d’une économie circulaire qui a pour grand avantage en fin de cycle de produire des digestats transformés en compost hautement valorisable en tant que biofertilisants, sans aucun des inconvénients de l’épandage des digestats bruts dont on sait l’impact négatif sur l’environnement. The additions thus obtained of digestible carbonaceous organic matter and of bacterial metabolism intensifiers in aqueous dilution not only make it possible to optimize the biochemistry of the process but also constitute one of the vectors of a circular economy which has the great advantage at the end of cycle to produce digestates transformed into highly recoverable compost as biofertilizers, without any of the disadvantages of spreading raw digestates, the negative impact on the environment of which is known.
Une autre conséquence positive de ce procédé tient à ce que le recyclage partiel de la phase liquide des digestats percolés au travers du silo de compostage économise la totalité des besoins en eau de dilution nécessaire à un dosage non inhibant de la fraction volatile qui alimente le digesteur tout en laissant disponible à l’emploi agronomique ces liqueurs humiques particulièrement efficaces après bullage aérobie pour régénérer des sols et soutenir leur activité biotique. Another positive consequence of this process is that the partial recycling of the liquid phase of the digestates percolated through the composting silo saves all of the dilution water requirements necessary for a non-inhibiting dosage of the volatile fraction which feeds the digester. while leaving available for agronomic use these particularly effective humic liquors after aerobic bubbling to regenerate soils and support their biotic activity.
2. La création et le maintien d’une zone de bioturbation dans une cuve de digesteur 2. Creating and maintaining a bioturbation zone in a digester tank
Elle a pour principal objectif l’intensification des échanges biogéniques et biochimiques dans l’horizon le plus turbide qui tend vers une sédimentation coalescente et solide. Le brassage en déplacement positif non destructeur, associé à un cycle de bullage par recirculation du biogaz désulfuré et éventuellement enrichi en hydrogène, prévient la solidification des sédiments de fonds de cuve et permet l’intensification des échanges. En effet les mouvements de sédiments ne se font pas au détriment des structures accrétives construites par assemblage des exopolymères de biofilms issus de l’activité bactérienne sur des bases ou nodules fixant. Dans le procédé selon l’invention les nodules fixant peuvent être exogènes, c’est-à-dire introduits comme des artefacts dans les cuves pour favoriser la fixation de biomasse ou bien plus favorablement endogènes, c’est-à-dire générés au fur et à mesure de la digestion anaérobie du fait de la dégradation de matières organiques telles que de la chair encore attachée à des structures osseuses ou à des arêtes, des téguments végétaux digestibles soutenus par un squelette ligneux, des ongles, poils et autres composés organiques riches en polymères tels que de la kératine. Its main objective is the intensification of biogenic and biochemical exchanges in the most turbid horizon which tends towards coalescent and solid sedimentation. Non-destructive positive displacement mixing, combined with a bubbling cycle by recirculation of desulfurized biogas and possibly enriched in hydrogen, prevents the solidification of the bottom sediments and allows the intensification of exchanges. Indeed, the movements of sediments do not occur to the detriment of the accretive structures built by assembling the exopolymers of biofilms resulting from bacterial activity on fixing bases or nodules. In the process according to the invention, the fixing nodules can be exogenous, that is to say introduced as artefacts into the tanks to promote the fixing of biomass, or even more favorably endogenous, that is to say generated as and as anaerobic digestion occurs due to the degradation of organic matter such as flesh still attached to bony structures or bones, digestible plant seed coats supported by a woody skeleton, nails, hairs and other rich organic compounds into polymers such as keratin.
Dans un procédé à alimentation continu il est nécessaire de prévenir l’accumulation excessive de nodules fixateurs endogènes ; pour cette raison on préfère réaliser cette opération par pompage sur l’horizon inférieur critique en extrayant régulièrement des doses qui ne mettent pas en péril la fonctionnalité fixante de cet horizon. In a continuous feed process it is necessary to prevent the excessive accumulation of endogenous fixing nodules; for this reason we prefer to carry out this operation by pumping on the critical lower horizon by regularly extracting doses that do not jeopardize the fixing functionality of this horizon.
On observe toujours une sédimentation des résidus non digestibles riches en calcium ou en kératine, par ailleurs l’apport de compost brut encore structuré en fibres partiellement digestibles est soit absolument nécessaire dans le cas de substrat pauvres en nodules fixant endogènes soit recommandé pour enrichir la base fixante. Quoi qu’il en soit la formation d’un biofilm ancré sur ces particules fibrées ou calcifiées qui réunit en un horizon densitométrique holistique une grande variété de colonies bactériennes forme un écosystème complexe qui non seulement apporte une résistance aux perturbations (trophiques ou physiques) de l’environnement mais surtout permet une organisation en chaîne trophique avec des dynamiques d’échanges très actives, partant de sédiments activés et parcourant l’ensemble de la colonne de substrats en dilution. We always observe a sedimentation of indigestible residues rich in calcium or keratin, moreover the contribution of raw compost still structured in partially digestible fibers is either absolutely necessary in the case of substrate poor in endogenous fixing nodules or recommended to enrich the base fixing. Be that as it may, the formation of a biofilm anchored on these fibrous or calcified particles which brings together in a holistic densitometric horizon a wide variety of bacterial colonies forms a complex ecosystem which not only provides resistance to disturbances (trophic or physical) of the environment but above all allows an organization in a trophic chain with dynamics of very active exchanges, starting from activated sediments and traversing the whole of the column of substrates in dilution.
Il faut souligner en effet que quand les nodules calciques se maintiennent dans l’horizon sédimentaire profond les matières fibrées solides issues du compost brut, qui ont une densité plus faible, se maintiennent dans le flux ascendant au sein de la cuve en présence des solutés de dilution et d’intensification métabolique, les percolâts de compostage étant proches de la densité de l’eau sont en effet présents dans l’ensemble du volume de la cuve alors que les co-enzymes minéraux plus denses vont migrer rapidement en fond de cuve. It should be emphasized that when the calcium nodules are maintained in the deep sedimentary horizon, the solid fibrous materials from the raw compost, which have a lower density, are maintained in the upward flow within the tank in the presence of the solutes of dilution and metabolic intensification, the composting percolates being close to the density of water are indeed present in the entire volume of the tank while the denser mineral co-enzymes will migrate rapidly to the bottom of the tank.
Pour favoriser cette dynamique de bioturbation dans l’horizon sédimentaire et dans les couches supérieures du flux de matières le réacteur selon l’invention peut comprendre un système de déflecteurs hydrauliques convergents. Avantageusement, ces déflecteurs sont positionnés à deux hauteurs précises dans les cuves de digestion anaérobie, soit à l’approximativement tiers inférieur et à la mi-hauteur de la cuve. Les déflecteurs peuvent être réalisés sur la forme de simples plaques de plastique rigide, idéalement en polypropylène de 3 mm d’épaisseur, fixées sur des barres traversant latéralement les cuves (ces barres agissant comme tirants de rigidité). Les plaques ou déflecteurs fonctionnent comme des volets directionnels placés en vis-à-vis en opposition symétrique avec une distance entre les bords supérieurs des volets qui n’est de préférence pas moins que 300 mm. Avantageusement l’inclinaison des volets respecte un angle compris entre environ 20° et environ 45°, et de préférence d’environ 30° sur les volets inférieurs, et entre 40° et 60°, et de préférence d’environ 50° sur les volets supérieurs ; l’angle peut varier en ouverture ou en fermeture selon la turbidité du substrat dans la cuve de même que l’écart entre les bords supérieurs des volets. To promote this dynamic of bioturbation in the sedimentary horizon and in the upper layers of the flow of materials, the reactor according to the invention can comprise a system of convergent hydraulic deflectors. Advantageously, these deflectors are positioned at two specific heights in the anaerobic digestion tanks, ie at approximately the lower third and at mid-height of the tank. The deflectors can be made in the form of simple plates of rigid plastic, ideally in polypropylene 3 mm thick, fixed to bars crossing the tanks laterally (these bars acting as rigidity tie rods). The plates or deflectors function as directional flaps placed facing each other in symmetrical opposition with a distance between the upper edges of the flaps which is preferably not less than 300 mm. Advantageously, the inclination of the flaps respects an angle of between approximately 20° and approximately 45°, and preferably of approximately 30° on the lower flaps, and between 40° and 60°, and preferably of approximately 50° on the upper flaps; the angle can vary in opening or closing depending on the turbidity of the substrate in the tank as well as the gap between the upper edges of the flaps.
Ce système de déflecteurs favorise une dynamique de flux ascendant au centre des cuves en canalisant la montée des sédiments sous la forme d'un courant avec emport de particules tel que généré pas le bullage. This system of deflectors promotes an upward flow dynamic in the center of the tanks by channeling the rise of sediments in the form of a current with particles carried as generated by bubbling.
3. Détails sur certains aspects du dispositif selon l'invention 3. Details on certain aspects of the device according to the invention
Parmi les moyens mobilisés pour qualifier l’invention on distingue le couplage avec une unité de compostage et l’équipement de brassage et chauffage par citernes souples immergées. On indique ici des modes de réalisation pratiques de ces aspects. Among the means mobilized to qualify the invention, the coupling with a composting unit and the mixing and heating equipment by submerged flexible tanks can be distinguished. Practical embodiments of these aspects are indicated here.
En ce qui concerne le couplage avec une unité de compostage : Regarding coupling with a composting unit:
Selon un mode de réalisation une voie de transfert des digestats vers l’unité de compostage est constituée d’une cuve de dégazage des digestats 130, d’une pompe 131 à fluide visqueux et à forte teneur en solides totaux, d’une canalisation 132 d’un diamètre suffisant (au minimum DN80) disposant d’un dispositif de purge, d’une cuve de mélange 133 qui reçoit les digestats sur une dose suffisante de déchets ligneux structurants broyés. According to one embodiment, a digestate transfer path to the composting unit consists of a digestate degassing tank 130, a viscous fluid pump 131 with a high total solids content, a pipe 132 of a sufficient diameter (at least DN80) having a purge device, a mixing tank 133 which receives the digestates on a sufficient dose of crushed structuring ligneous waste.
Selon un mode de réalisation, une voie pour l’acheminement des percolâts de compostage est constituée d’une citerne de contention des percolâts bruts 160 connectée à une pompe à liquides chargés 161, d’une canalisation 134 reliant ladite pompe 161 la cuve de prétraitement thermique 184 où les matières organiques 1080/1081 ; 1051/1052 entrant dans le digesteur 110 sont préchauffées 1120 (avantageusement après broyage 1081/1052), d’un dispositif de mesure 135 du volume de percolâts transféré, et au minimum d’une vanne 136 qui peut être une vanne à commande manuelle ou une électrovanne automatisée . According to one embodiment, a route for transporting composting percolates consists of a raw percolates containment tank 160 connected to a slurry pump 161, a pipe 134 connecting said pump 161 to the pretreatment tank thermal 184 where organic matter 1080/1081; 1051/1052 entering the digester 110 are preheated 1120 (advantageously after grinding 1081/1052), a device 135 for measuring the volume of percolate transferred, and at least one valve 136 which can be a manually operated valve or an automated solenoid valve.
Un dispositif d’échange thermique peut être constitué d’une paroi isotherme supportant un réseau de canalisations d’eau et dont la face de contact pour transfert thermique sera fixée sur les parois métalliques d’un silo de compostage dans la zone thermophile. La circulation d’eau avec une demande à 40°C peut être régulée en thermosiphon avec un gradient de l’ordre de 25°C. En ce qui concerne l’équipement de brassage et chauffage par citernes souples immergées : A heat exchange device can consist of an isothermal wall supporting a network of water pipes and whose contact face for heat transfer will be fixed to the metal walls of a composting silo in the thermophilic zone. The circulation of water with a demand at 40°C can be regulated by thermosiphon with a gradient of the order of 25°C. With regard to mixing and heating equipment using submerged flexible tanks:
Selon un mode de réalisation, un dispositif de chauffage d’eau ou d’un fluide caloporteur est constitué d’une cuve de chauffe du bain-marie, d’une chaudière alimentée au biométhane ou au biogaz, d’une station solaire thermique ou mixte PV et thermique, d’un système passif de récupération de la chaleur sur les parois d’un silo de compostage en zone thermophile, ou de l’assemblage de tout ou partie de ces moyens. According to one embodiment, a device for heating water or a heat transfer fluid consists of a water bath heating tank, a boiler powered by biomethane or biogas, a solar thermal station or PV and thermal combination, a passive heat recovery system on the walls of a composting silo in a thermophilic zone, or the assembly of all or part of these means.
Un tel dispositif comprend par ailleurs avantageusement une pompe capable de mouvoir de l’eau chaude jusqu’à 60°C avec un paramétrage adapté à la configuration des citernes souples sur la base suivante (sans inférer des pertes de charges). Ce paramétrage est décrit par deux paramètres : Such a device also advantageously comprises a pump capable of moving hot water up to 60°C with a setting adapted to the configuration of flexible tanks on the following basis (without inferring pressure drops). This setting is described by two parameters:
Le premier paramètre est le débit nominal de la pompe Dp=(Vi-Vm)/T, exprimé en m3/h ; dans cette équation Vi est volume intermédiaire d’une citerne souple, Vm est le volume minimal d’une citerne souple et T la durée (exprimée en heures) retenue pour passer de l’état Vm à l’état Vi. The first parameter is the nominal flow rate of the pump Dp=(Vi-Vm)/T, expressed in m 3 /h; in this equation Vi is the intermediate volume of a flexible tank, Vm is the minimum volume of a flexible tank and T the time (expressed in hours) taken to pass from state Vm to state Vi.
Le deuxième paramètre est la pression de service nominale que doit délivrer la pompe Pp=((cf.Hs)/10).1,25, exprimé en bar (10 m de colonne d’eau) avec un facteur de prudence de 1,25 ; dans cette équation d est la densité apparente des digestats, et Hs la hauteur de la colonne de digestats au-dessus de la surface des citernes souples au stade Vm. The second parameter is the nominal operating pressure that the pump must deliver Pp=((cf.Hs)/10).1.25, expressed in bar (10 m of water column) with a prudence factor of 1, 25; in this equation d is the bulk density of the digestates, and Hs the height of the column of digestates above the surface of the bladders at stage Vm.
Un tel dispositif comprend par ailleurs avantageusement un débitmètre à transmission digitale et un dispositif de régulation thermique par thermocouple ou un système d’automate programmable connecté à un ou plusieurs capteurs de température et à un débitmètre à transmission digitale qui commande à l’alimentation de la pompe et des électrovannes. Such a device also advantageously comprises a digital transmission flowmeter and a thermal regulation device by thermocouple or a programmable automaton system connected to one or more temperature sensors and to a digital transmission flowmeter which controls the power supply of the pump and solenoid valves.
Un tel dispositif comprend par ailleurs des connexions hydrauliques passe parois étanches permettant de relier les canalisations souples d’entrée et sortie du flux caloporteur des citernes souples immergées avec l’extérieur du digesteur. Il comprend également des connexions adaptées à la fixation étanche et durable des canalisations de flux caloporteur sur les citernes souples immergées. Such a device also comprises hydraulic connections through sealed walls making it possible to connect the flexible inlet and outlet pipes of the heat transfer flow of the submerged flexible tanks with the exterior of the digester. He understands also connections suitable for waterproof and durable fixing of heat transfer flow pipes on submerged flexible tanks.
Un tel dispositif comprend, comme cela a déjà été mentionné, des citernes souples. Ces dernières permettent la contention parfaite d’eau chaude à 60°C ou d’un flux caloporteur avec des paramètres d’agressivité équivalents ou inférieurs à de l’eau chaude et la résistance à l’agression chimique et mécanique de l’eau chaude ou d’un fluide caloporteur. Elles doivent résister à une certaine pression de colonne d’eau, qui est typiquement de 8 mètres maximum (0,8 bar) avec un remplissage minimal, intermédiaire ou maximal. Elles doivent résister au moins sur leur face extérieure aux agressions chimiques et mécaniques des digestats. Such a device includes, as already mentioned, flexible tanks. The latter allow the perfect containment of hot water at 60°C or of a heat transfer stream with aggressiveness parameters equivalent to or less than hot water and resistance to chemical and mechanical attack from hot water. or a heat transfer fluid. They must withstand a certain water column pressure, which is typically a maximum of 8 meters (0.8 bar) with a minimum, intermediate or maximum filling. They must be resistant, at least on their outer face, to chemical and mechanical attack from the digestates.
Un système de fixation desdites citernes souples en fond de cuve permet à la foi leur déploiement pour les différentes phases de remplissage, et prévient l’immixtion de digestats entre le fond de cuve et la citerne. A system for fixing said flexible tanks at the bottom of the tank allows both their deployment for the different filling phases, and prevents the interference of digestates between the bottom of the tank and the tank.
Avantageusement, un système de fixation des citernes souples immergées en parois de cuve complète le dispositif principal de citernes souples immergées en fond de cuve. Advantageously, a system for fixing flexible tanks submerged in the walls of the tank completes the main device for flexible tanks submerged in the bottom of the tank.
Le dispositif selon l’invention peut comprendre des moyens auxiliaires qui facilitent son utilisation ou qui le rendent plus polyvalent. The device according to the invention may comprise auxiliary means which facilitate its use or which make it more versatile.
Ainsi, il peut comprendre un système de broyage des déchets et substrats entrants permet de réduire leur taille relative dans une granulométrie n'excédant de préférence pas 25 mm. Ce système peut prendre la forme d'un broyeur lent à couteau à double axe servi par une trémie de chargement assurant la protection de l'opérateur. Thus, it may include a system for grinding incoming waste and substrates to reduce their relative size in a particle size preferably not exceeding 25 mm. This system can take the form of a slow double-shaft knife mill served by a loading hopper ensuring the protection of the operator.
Il peut également comprendre un système de préchauffage et de mélange peut être réalisé sous la forme d'un bain marie ou de tout autre dispositif équivalent chargé par voie gravitaire des substrats organique et du compost brut issus du broyeur et recevant le liquide de dilution constitué de percolâts. It can also include a preheating and mixing system can be made in the form of a water bath or any other equivalent device loaded by gravity with organic substrates and raw compost from the grinder and receiving the dilution liquid consisting of percolates.
Il peut également comprendre une pompe de relevage acceptant des flux hautement turbides avec une granulométrie maximum de 35 mm est prévue pour alimenter le bioréacteur en partie haute. Il peut comprendre également un réseau de capteurs capables de et configurés à mesurer, en temps réel ou légèrement différé, les valeurs de la température, du pH, de la turbidité des digestats au cours des différentes phases la composition chimique, de la température et de l'humidité relative du biogaz et du biométhane épuré. It can also include a lift pump accepting highly turbid flows with a maximum particle size of 35 mm is provided to supply the bioreactor in the upper part. It can also include a network of sensors capable of and configured to measure, in real or slightly delayed time, the values of temperature, pH, turbidity of the digestates during the different phases, chemical composition, temperature and relative humidity of biogas and purified biomethane.
Dans une mode de réalisation, l’installation selon l’invention comprend une pluralité de capteurs configurés pour délivrer des données, installés dans les enceintes de l’unité de digestion anaérobie, et en ce que ladite installation est configurée pour exploiter en temps réel et à chaque étape du processus de digestion anaérobie lesdites données pour injecter des quantités déterminées de percolâts humiques. In one embodiment, the installation according to the invention comprises a plurality of sensors configured to deliver data, installed in the enclosures of the anaerobic digestion unit, and in that said installation is configured to operate in real time and at each stage of the anaerobic digestion process said data to inject determined quantities of humic percolates.
On peut également prévoir un jeu de plusieurs automates industriels programmables configurés pour traiter les signaux reçus des capteurs, analyser le comportement d'effecteurs et rendre compte de l'état du système sur un poste de contrôle distant. It is also possible to provide a set of several programmable industrial automatons configured to process the signals received from the sensors, analyze the behavior of effectors and report the state of the system to a remote control station.
On peut également prévoir un réseau d'effecteurs tels que des électrovannes hydrauliques ou pneumatiques peut réguler la circulation des flux de substrats, digestats, éluats ; ces dispositifs sont commandés par les automates programmables ou directement par l'opérateur humain. It is also possible to provide a network of effectors such as hydraulic or pneumatic solenoid valves which can regulate the circulation of the flows of substrates, digestates, eluates; these devices are controlled by programmable logic controllers or directly by the human operator.
On peut prévoir une ou plusieurs cuves faisant office de bioréacteurs pour abriter les différentes phases de la biodigestion avec les moyens d’introduction et d’évacuation des matières traitées. We can provide one or more tanks acting as bioreactors to house the different phases of the biodigestion with the means of introduction and evacuation of the treated materials.
On peut prévoir un système de dégazage des digestats en fin de cycle de digestion méthanique. Ce système peut être une simple enceinte de décantation étanche au gaz dotée ou non de dispositifs de brassage spécifiques. A digestate degassing system can be provided at the end of the methane digestion cycle. This system can be a simple gas-tight settling chamber with or without specific mixing devices.
Dans une mode de réalisation, l’installation selon la l’invention est configurée pour recirculer les percolâts récupérés en partie basse d’une enceinte de compostage dans ladite enceinte de compostage afin de maintenir le taux d’humidité relative nécessaire aux phases de compostage, et pour décanter et éventuellement stabiliser par bullage à l’air les percolâts humiques avant leur valorisation ou reinjection dans l’enceinte de digestion méthanique. On peut prévoir un ou plusieurs dispositifs de traitement du biogaz. A ce titre on peut prévoir un dispositif de filtration du biogaz, avec pour fonction de séparer et traiter le CO2 et le CH4, et qui pourra prendre la forme d'une cellule de solubilisation à l'eau, aux solvants, réactifs, filtres osmotiques ou tout autre dispositif équivalent. On peut également prévoir un dispositif de déshumidification du biogaz pour extraire l’eau H2O par condensation. On peut prévoir un dispositif de filtration du biogaz pour séparer et traiter l'hydrogène sulfuré (H2S), les siloxanes et oxydes d'azote ; ce dispositif de filtration peut prendre la forme d'une cellule de capture par voie biologique, au charbon actif, ou tout autre dispositif équivalent. In one embodiment, the installation according to the invention is configured to recirculate the percolates recovered in the lower part of a composting enclosure in said composting enclosure in order to maintain the relative humidity level necessary for the composting phases, and for settling and possibly stabilizing the humic percolates by air bubbling before their recovery or reinjection into the methane digestion enclosure. One or more biogas treatment devices can be provided. As such, a biogas filtration device can be provided, with the function of separating and treating CO2 and CH 4 , and which can take the form of a solubilization cell with water, solvents, reagents, filters osmotic devices or any other equivalent device. It is also possible to provide a device for dehumidifying the biogas to extract the H2O water by condensation. A biogas filtration device can be provided to separate and treat hydrogen sulphide (H 2 S), siloxanes and nitrogen oxides; this filtration device can take the form of a capture cell by biological means, activated carbon, or any other equivalent device.
Le dimensionnement de l’installation selon l’invention peut être adapté aux besoins d’un site, dans des limites assez larges. The dimensioning of the installation according to the invention can be adapted to the needs of a site, within fairly broad limits.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé continu de traitement de déchets organiques se déroulant dans une installation, ledit procédé de traitement de déchets organiques comportant un procédé de digestion anaérobie d’une première partie desdits déchets, qui se déroule dans au moins une enceinte de digestion, et un procédé de compostage aérobie d’une deuxième partie desdits déchets qui se déroule dans au moins une enceinte de compostage, dans lequel procédé de traitement de déchets organiques: on recueille à l’issue dudit procédé de digestion anaérobie du digestat et du biogaz, on recueille à l’issue dudit procédé de compostage aérobie du compost et des percolâts humiques, on introduit au moins une partie dudit digestat dans ledit procédé de compostage aérobie, on introduit au moins une partie dudit percolât humique dans ledit procédé de digestion anaérobie. 1. Continuous process for the treatment of organic waste taking place in an installation, said process for treating organic waste comprising a process for the anaerobic digestion of a first part of said waste, which takes place in at least one digestion chamber, and a process aerobic composting of a second part of said waste which takes place in at least one composting enclosure, in which process for treating organic waste: at the end of said anaerobic digestion process, digestate and biogas are collected, At the end of said process for aerobic composting of the compost and the humic percolates, introducing at least a part of said digestate into said aerobic composting process, introducing at least a part of said humic percolate into said anaerobic digestion process.
2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel une partie dudit percolât humique est introduit dans ledit procédé de compostage aérobie. 2. Process according to claim 1, in which a part of said humic percolate is introduced into said aerobic composting process.
3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que : ladite première partie desdits déchets organiques comporte majoritairement des déchets organiques volatils, sélectionnés dans le groupe formé par : les déchets d'abattoir, les déchets de laiterie, le déchets de vinification, les déchets de transformation du poisson, les déchets de transformation de la viande, les déchets d'élevage stabulaire, les déchets de cuisine et de table, les déchets organiques en provenance des industries agro alimentaires, et/ou en ce que ladite deuxième partie desdits déchets organiques comporte majoritairement des déchets organiques structurants, comportant majoritairement des polymères organiques de type lignine, cellulose, hémicellulose, et/ou kératine, et/ou en ce que ladite deuxième partie desdits déchets organiques comporte majoritairement des déchets sélectionnés dans le groupe formé par : les déchets de sciage (tels que la sciure ou des déchets de bois de scierie), les déchets forestiers broyés, les déchets ou produits en bois broyés, des cartons bruns, les végétaux broyés d’origines diverses tel que l’élagage, le débroussaillage, le ramassage de feuilles mortes, les déchets agricoles divers telles que de la paille. 3. Method according to claim 1 or 2, characterized in that: said first part of said organic waste mainly comprises volatile organic waste, selected from the group formed by: slaughterhouse waste, dairy waste, winemaking waste , fish processing waste, meat processing waste, stable livestock waste, kitchen and table waste, organic waste from agro-food industries, and/or in that said second part of said organic waste mainly comprises structuring organic waste, mainly comprising organic polymers of the lignin, cellulose, hemicellulose and/or keratin type, and/or in that said second part of said organic waste mainly comprises waste selected from the group formed by : sawing waste (such as sawdust or sawmill wood waste), forestry waste shredded waste or shredded wood products, brown cardboard, shredded plants of various origins such as pruning, clearing, collection of dead leaves, various agricultural waste such as straw.
4. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ledit procédé de compostage aérobie se déroule dans au moins une enceinte de compostage pourvue d’un premier échangeur de chaleur par lequel ladite enceinte de compostage chauffe un fluide caloporteur à une première température, et/ou en ce que ledit procédé de digestion aérobie se déroule dans au moins une enceinte de digestion pourvue d’un deuxième échangeur de chaleur par lequel ladite au moins une enceinte de digestion est chauffée par ledit liquide caloporteur se trouvant à une deuxième température, inférieure à ladite première température. 4. Method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that said aerobic composting process takes place in at least one composting enclosure provided with a first heat exchanger through which said composting enclosure heats a heat transfer fluid at a first temperature, and/or in that said aerobic digestion process takes place in at least one digestion chamber provided with a second heat exchanger through which said at least one digestion chamber is heated by said heat transfer liquid located at a second temperature, lower than said first temperature.
5. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ladite première partie desdites déchets organiques est soumise à un prétraitement thermique dans une enceinte de prétraitement thermique, à une température supérieure à 45 °C, et de préférence comprise entre 50°C et 80°C, avant d’être refroidi et admise dans ladite enceinte de digestion anaérobie, ladite enceinte de prétraitement thermique étant pourvue de préférence d’un troisième échangeur de chaleur. 5. Method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that said first part of said organic waste is subjected to a thermal pretreatment in a thermal pretreatment enclosure, at a temperature above 45 ° C, and preferably between between 50°C and 80°C, before being cooled and admitted into said anaerobic digestion chamber, said thermal pretreatment chamber being preferably provided with a third heat exchanger.
6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce qu’au moins une partie dudit fluide caloporteur chauffé par ledit premier échangeur de chaleur est conduite dans ledit deuxième échangeur de chaleur. 6. Method according to claim 5, characterized in that at least a portion of said heat transfer fluid heated by said first heat exchanger is led into said second heat exchanger.
7. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que ledit biogaz, de préférence après au moins une étape de purification, alimente en carburant un brûleur pourvu d’un quatrième échangeur de chaleur qui chauffe un liquide caloporteur, qui est en communication thermique avec ledit deuxième échangeur de chaleur et/ou ledit troisième échangeur de chaleur. 7. Method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that said biogas, preferably after at least one purification step, supplies fuel to a burner provided with a fourth heat exchanger which heats a heat transfer liquid, which is in thermal communication with said second heat exchanger and/or said third heat exchanger.
8. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que ledit brûleur est en communication énergétique avec générateur d’énergie électrique, qui, de préférence, alimente en énergie électrique au moins une partie de ladite installation. 8. Method according to any one of claims 1 to 7, characterized in that said burner is in energy communication with an electrical energy generator, which preferably supplies electrical energy to at least part of said installation.
9. Installation configurée pour exécuter le procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, comportant : une unité de digestion anaérobie (110) pour le traitement de ladite première partie des déchets organiques, comportant successivement une première enceinte (120) destinée au déroulement de l’hydrolyse et de l’acidogenèse, une deuxième enceinte (122) destinée au déroulement de l’acétogenèse, une troisième enceinte (124) destinée au déroulement de la méthanogenèse, et une quatrième enceinte (130) destinée au dégazage, lesdites quatre enceintes (120,122,124,130) étant successivement en connexion fluidique pour permettre le transfert de des déchets traités d’une enceinte à la suivante, ladite unité de digestion anaérobie (110) étant configurée pour produire essentiellement du digestat et du biogaz ; une enceinte de compostage (150) destinée au déroulement du compostage aérobique de ladite deuxième partie des déchets organiques, configurée pour produire essentiellement du compost et des percolâts humiques ; des moyens de transfert dudit digestat de ladite enceinte de dégazage (130) vers ladite unité de compostage aérobie (150) ; des moyens de transfert dudit compost et desdits percolâts vers ladite unité de digestion anaérobie (110). 9. Installation configured to perform the method according to any one of claims 1 to 8, comprising: an anaerobic digestion unit (110) for the treatment of the said first part of the organic waste, comprising successively a first chamber (120) intended for the progress of the hydrolysis and the acidogenesis, a second chamber (122) intended for the progress of acetogenesis, a third enclosure (124) intended for the progress of methanogenesis, and a fourth enclosure (130) intended for degassing, said four enclosures (120,122,124,130) being successively in fluidic connection to allow the transfer of treated waste from a enclosure to the next, said anaerobic digestion unit (110) being configured to produce essentially digestate and biogas; a composting chamber (150) intended for carrying out the aerobic composting of said second part of the organic waste, configured to produce essentially compost and humic percolates; means for transferring said digestate from said degassing enclosure (130) to said aerobic composting unit (150); means for transferring said compost and said percolates to said anaerobic digestion unit (110).
10. Installation selon la revendication 9, caractérisée en ce qu’elle comporte des moyens de transfert dudit percolât humique dans ladite enceinte de compostage. 10. Installation according to claim 9, characterized in that it comprises means for transferring said humic percolate into said composting enclosure.
11. Installation selon la revendication 9 ou 10, caractérisée en ce qu’elle comporte une enceinte de prétraitement thermique (184) disposée en amont de ladite unité de digestion anaérobie (110) de manière à ce que ladite première partie des déchets organiques destinée à entrer dans ladite unité de digestion anaérobie (110) passe par ladite enceinte de prétraitement thermique (184). 11. Installation according to claim 9 or 10, characterized in that it comprises a thermal pretreatment enclosure (184) arranged upstream of said anaerobic digestion unit (110) so that said first part of the organic waste intended for entering said anaerobic digestion unit (110) passes through said thermal pretreatment enclosure (184).
12. Installation selon l’une quelconque des revendications 9 à 11, caractérisée en ce que : au moins une desdites enceintes de ladite unité de digestion anaérobie est chauffée à l’aide d’un liquide caloporteur ; ladite enceinte de prétraitement thermique est chauffée à l’aide d’un liquide caloporteur ; ladite enceinte de compostage aérobique est refroidie par un liquide caloporteur ; la chaleur récupérée sur ladite enceinte de compostage aérobique est utilisée pour chauffer au moins une desdites enceintes de ladite unité de digestion anaérobie et/ou ladite enceinte de prétraitement thermique est chauffée à l’aide d’un liquide caloporteur. 12. Installation according to any one of claims 9 to 11, characterized in that: at least one of said enclosures of said anaerobic digestion unit is heated using a heat transfer liquid; said thermal pretreatment chamber is heated using a heat transfer liquid; said aerobic composting enclosure is cooled by a heat transfer liquid; the heat recovered from said aerobic composting enclosure is used to heat at least one of said enclosures of said anaerobic digestion unit and/or said thermal pretreatment enclosure is heated using a heat transfer liquid.
13. Installation selon la revendication 11 ou 12, caractérisée en ce qu’elle comprend un brûleur configuré pour brûler la fraction énergétique du biogaz produit par ladite enceinte de digestion anaérobique, ledit brûleur étant configuré pour chauffer un fluide caloporteur qui est en communication thermique avec au moins une desdites enceintes de ladite unité de digestion anaérobie et/ou avec ladite enceinte de prétraitement thermique. 13. Installation according to claim 11 or 12, characterized in that it comprises a burner configured to burn the energy fraction of the biogas produced by said anaerobic digestion chamber, said burner being configured to heat a heat transfer fluid which is in thermal communication with at least one of said enclosures of said anaerobic digestion unit and/or with said thermal pretreatment enclosure.
14. Installation selon la revendication 13, caractérisée en ce que ledit brûleur est associé à un dispositif générateur d’énergie électrique, et configurée de préférence de manière à ce que ledit dispositif générateur d’énergie électrique puisse alimenter ladite installation en énergie électrique, pour une partie ou pour la totalité de ses besoins. 14. Installation according to claim 13, characterized in that said burner is associated with an electrical energy generating device, and preferably configured so that said electrical energy generating device can supply said installation with electrical energy, for some or all of its needs.
15. Installation selon l’une quelconque des revendications 9 à 14, caractérisée en ce qu’elle comprend une pluralité de capteurs configurés pour délivrer des données, installés dans les enceintes de l’unité de digestion anaérobie, et en ce que ladite installation est configurée pour exploiter en temps réel et à chaque étape du processus de digestion anaérobie lesdites données pour injecter des quantités déterminées de percolâts humiques. 15. Installation according to any one of claims 9 to 14, characterized in that it comprises a plurality of sensors configured to deliver data, installed in the enclosures of the anaerobic digestion unit, and in that said installation is configured to use said data in real time and at each stage of the anaerobic digestion process to inject determined quantities of humic percolates.
16. Installation selon la revendication 15, caractérisée en ce qu’elle est configurée pour recirculer les percolâts récupérés en partie basse d’une enceinte de compostage dans ladite enceinte de compostage afin de maintenir le taux d’humidité relative nécessaire aux phases de compostage, et pour décanter et éventuellement stabiliser par bullage à l’air les percolâts humiques avant leur valorisation ou reinjection dans l’enceinte de digestion méthanique. 16. Installation according to claim 15, characterized in that it is configured to recirculate the percolates recovered in the lower part of a composting enclosure in said composting enclosure in order to maintain the relative humidity level necessary for the composting phases, and for settling and possibly stabilizing the humic percolates by air bubbling before their recovery or reinjection into the methane digestion enclosure.
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