FR2481874A1 - Methane prodn. plant utilising fermenting organic waste - has aerobic pre-fermentation zone inside anaerobic vessel - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention a essentiellement pour objet une installation de production de méthane en continu à partir de déchets organiques tels que par exemple fumiers, déjections animales ou autres matières analogues. The present invention essentially relates to an installation for producing methane continuously from organic waste such as for example manure, animal waste or other similar materials.
On a déJa proposé des installations de production de méthane du type ci-dessus travaillant en discontinu ou même en continu. We have already proposed methane production facilities of the above type working discontinuously or even continuously.
Dans les installations fonctionnant en dlscontine, on entasse tout d'abord des matières organiques, telles que par exemple du fumier, dans une cuve où il subit une fermentation aérobie fortement exothermique, puis on ajoute du purin ou analogue au contenu de cette cuve qui subit alors une fermentation anaérobie donnant naissance à du méthane que l'on recueille pour des utilisations diverses. Ces installations ont l'avantage de permettre de travailler avec des concentrations élevées en matières organiques, mais elles exigent des manipulations pénibles et donnent une production cyclique de gaz. In installations operating with dscontine, organic matter, such as, for example, manure, is first stored in a tank where it undergoes a highly exothermic aerobic fermentation, then manure or the like is added to the contents of this vat which undergoes then anaerobic fermentation giving rise to methane that is collected for various uses. These plants have the advantage of being able to work with high concentrations of organic matter, but they require cumbersome handling and give a cyclic production of gas.
D'un autre c8té, les installations à fermentation continue doivent travailler avec des matières organiques pompables donc plus diluées, mais, dans de telles installations, les manipulations désagréables sont réduites au minimum et la production de gaz y est régulière. On the other hand, continuous fermentation plants have to work with pumpable and thus more dilute organic materials, but in such installations unpleasant manipulations are kept to a minimum and gas production is regular.
Cependant, toutes les installations connues jusqu'à présentiq1'elles soient du type à fonctionnement discontinu ou continu, présentent de mauvais rendements. En effet, la fermentation anaérobie étant lente et dégageant peu de chaleur, sa température a tendance à s'abaisser de sorte que le débit de gaz est très réduit. Et si l'on veut maintenir artificiellement cette température à un niveau convenable, il est nécessaire de recourir à une dépense d'énergie qui correspond le plus souvent-au tien voire à la moitié du méthane produit, et ceci malgré une bonne isolation thermique. However, all known installations until they are of the discontinuous or continuous type have poor yields. Indeed, the anaerobic fermentation being slow and releasing little heat, its temperature tends to lower so that the flow of gas is very reduced. And if we want to artificially maintain this temperature at a suitable level, it is necessary to use an energy expenditure that most often corresponds to your own or even half of the methane produced, and this despite good thermal insulation.
Il convient par conséquent de résoudre le problème de récupération de la chaleur procurée par la fermentation aérobie pour maintenir la température de la fermentation anaérobie tout en conservant une possibilité de réglage correct de la température de fermentation aérobie, puisque c'est surtout elle qui permet la sélection des germes qui déclencheront la fermentation anaérobie0
La présente Invention a essentiellement pour but de résoudre le problème ci-dessus tout en remédiant à tous les inconvénients des appareils actuellement connus, en proposant une nouvelle installation de production de méthane grâce à laquelle notamment on mattrise pm > itementle réglage de la température de fermentation aérobie devant d'ailleurs se situer à un niveau variable selon les matières traitées, et qui en outre demeure d'une souplesse d'emploi remarquable.It is therefore necessary to solve the problem of recovering the heat provided by the aerobic fermentation to maintain the temperature of the anaerobic fermentation while maintaining a possibility of correct adjustment of the aerobic fermentation temperature, since it is especially this that allows the selection of germs that will trigger anaerobic fermentation0
The present invention is essentially intended to solve the above problem while overcoming all the drawbacks of currently known devices, by proposing a new methane production facility through which in particular it is controlled pm> itementle adjustment of the fermentation temperature aerobic must also be at a variable level depending on the materials treated, and which also remains remarkably flexible.
A cet effet, l'invention a pour objet une installation de production de méthane en continu à partir de déchets organiques tels que par exemple fumiers, déjections animales ou autres matières analogues qui sont placés dans une cuve ouverte pour y subir une préfermentation aérobie continue suivie par une fermentation anaérobie également continue dans une autre cuve qui est close, caractérisée en ce que l'une des deux cuves précitées est disposée à l'intérieur de l'autre de façon à permettre un transfert aisé de chaleur depuis la cuve de fermentation aérobie vers la cuve close de fermentation anaérobie. For this purpose, the subject of the invention is an installation for the continuous production of methane from organic waste such as, for example, animal manure, manure or other similar substances which are placed in an open vessel for continuous aerobic pre-fermentation followed by by anaerobic fermentation also continuous in another tank which is closed, characterized in that one of the two aforementioned tanks is disposed inside the other so as to allow easy transfer of heat from the aerobic fermentation tank to the closed anaerobic fermentation tank.
Suivant un mode de réalisation préférentiel, c'est la cuve de fermentation aérobie qui est placée à l'intérieur de la cuve de fermentation anaérobie. According to a preferred embodiment, it is the aerobic fermentation tank which is placed inside the anaerobic fermentation tank.
Ainsi, sans équipement spécial, ctest-à-dire sans avoir recours par exemple à un échangeur de chaleur séparé, on pourra récupérer au mieux la chaleur dégagée par la fermentation aérobie fortement exothermique, pour maintenir à un niveau suffisant la température de la fermentation anaérobie qui dégage une quantité de chaleur insuffisante pour compenser les déperditions. Thus, without special equipment, that is to say without having recourse for example to a separate heat exchanger, it will be possible to best recover the heat released by the highly exothermic aerobic fermentation, to maintain at a sufficient level the temperature of the anaerobic fermentation. which releases a quantity of heat insufficient to compensate for the losses.
Suivant une autre caractéristique de l'invention, la cuve de fermentation aérobie est séparée des matières en fermentation dans la cuve anaérobie par au moins un espace rempli d'air et/ou d'eau. According to another characteristic of the invention, the aerobic fermentation tank is separated from the fermentation material in the anaerobic tank by at least one space filled with air and / or water.
On ajoutera ici que l'espace précité est, suivant un mode de réalisation particulièrement avantageux, constitué par une double enveloppe ou analogue prévale sur au moins une partie de la paroi de la cuve aérobie. It will be added here that the above-mentioned space is, according to a particularly advantageous embodiment, constituted by a double jacket or the like prevailing on at least a part of the wall of the aerobic tank.
On dispose ainsi d'un moyen régulateur de température en permettant de modifier le coefficient global de transfert de chaleur à travers la paroi séparant la cuve aérobie de la zone de fermentation anaérobie. There is thus a temperature regulating means for modifying the overall coefficient of heat transfer through the wall separating the aerobic tank from the anaerobic fermentation zone.
Suivant une autre caractéristique de l'invention, la cuve close de fermentation anaérobie est divisée en une pluralité de compartiments communicants dont au moins l'un communique avec la cuve de fermentation aérobie et dont au moins un autre est raccordé à un moyen d'évacuation de l'effluent, lequel effluent est éventuellement recyclable au moins en partie. According to another characteristic of the invention, the closed anaerobic fermentation tank is divided into a plurality of communicating compartments, at least one communicates with the aerobic fermentation tank and at least one other is connected to an evacuation means. effluent, which effluent is optionally recyclable at least in part.
Selon encore une autre caractdristique de l'invention, l'espace précité rempli d'air et/ou d'eau est divisé en secteurs correspondants de préférence et sensiblement aux compartiments précités de la cuve de fermentation anaérobie. According to yet another feature of the invention, the aforesaid space filled with air and / or water is divided into sectors corresponding preferably and substantially to the aforementioned compartments of the anaerobic fermentation tank.
Ainsi, la cuve anaérobie est découpée en plusieurs compartiments, par exemple trois, qui sont.parcourus successivement par le produit venant de la cuve adrobieJet un tel compartimentage intéresse également l'espace intermédiaire précité rempli d'air et/ou d'eau, afin de mieux répartir entre les compartiments anaérobies la chaleur provenant de la fermentation aérobie. Thus, the anaerobic tank is divided into several compartments, for example three compartments, which are successively traversed by the product coming from the adrobed tank, and such a compartmentalization also concerns the aforementioned intermediate space filled with air and / or water, so that to better distribute the heat from the aerobic fermentation between the anaerobic compartments.
Suivant une autre caractéristique de l'invention, l'espace ou les secteurs précités sont reliés à un système d'alimentation en eau froide et/ou chaude et permettant éventuellement de réguler le niveau d'eau dans lesdits sectans, ce qui, comme on l'a dit précédemment, permet la variation du coefficient global de transfert de chaleur à travers la paroi séparant les zones aérobie et anaérobie. According to another characteristic of the invention, the abovementioned space or sectors are connected to a system for supplying cold and / or hot water and possibly making it possible to regulate the level of water in said sectans, which, as one as previously stated, allows the variation of the overall coefficient of heat transfer across the wall separating the aerobic and anaerobic zones.
On notera encore ici que, selon l'invention, les déchets organiques introduits dans la cuve aérobie sont éventuellement réchauffés dans un moyen qui traverse au moins l'un des compartiments précités de la cuve anaérobie. It will be noted here again that, according to the invention, the organic waste introduced into the aerobic tank is optionally heated in a means which passes through at least one of the abovementioned compartments of the anaerobic tank.
Ce moyen, suivant un mode de réalisation préféré, est constitué par au moins une conduite traversant le dernier compartiment de la cuve anaérobie auquel parviennent les déchets organiques, de sorte que les déchets organiques introduits dans la cuve aérobie soient réchauffés par échange de chaleur avec l'effluent sortant dudit dernier compartiment. This means, according to a preferred embodiment, consists of at least one pipe passing through the last compartment of the anaerobic tank to which the organic waste arrives, so that the organic waste introduced into the aerobic tank is heated by heat exchange with the tank. effluent exiting said last compartment.
Suivant encore une autre caractéristique de l'invention, au moins lwun des compartiments de la cuve anaérobie précitée est traversé par au moins un tube dans lequel circule un fluide froid ou chaud, tel que par exemple les gaz émanant de la combustion du méthane produit. According to yet another characteristic of the invention, at least one of the compartments of the aforementioned anaerobic tank is traversed by at least one tube in which a cold or hot fluid circulates, such as for example the gases emanating from the combustion of the methane produced.
Avantageusement, la paroi de la cuve de fermentation aérobie forme la paroi interne de la cuve anaérobie, ladite paroi étant raccordée par son sommet à la paroi externe de la cuve anaérobie. Advantageously, the wall of the aerobic fermentation tank forms the inner wall of the anaerobic tank, said wall being connected by its top to the outer wall of the anaerobic tank.
Un tel aménagement de. la cuve aérobie dans la cuve anaérobie permet avantageusement le nettoyage facile de l'installation, et notamment celui de la cuve aérobie
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparattront mieux dans la description détaillée qui suit et se réfère aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemple, et dans lesquels
- la figure 1 est une vue schématique d'une installation conforme à l'invention, en coupe verticale, et
- la figure 2 est une vue en coupe faite sensiblement suivant la ligne II-II de la figure 1.Such an arrangement of. the aerobic tank in the anaerobic tank advantageously allows easy cleaning of the installation, and in particular that of the aerobic tank
Other characteristics and advantages of the invention will appear better in the detailed description which follows and refers to the accompanying drawings, given solely by way of example, and in which
FIG. 1 is a schematic view of an installation according to the invention, in vertical section, and
- Figure 2 is a sectional view taken substantially along the line II-II of Figure 1.
Selon un exemple de réalisation, et en se reportant aux dessins annexés, une installation de production de méthane en continu conforme à l'invention comprend essen tiellement une enceinte 1 convenablement calorifugée et constituée par une cuve de fermentation aérobie 2 placée à l'intérieur d'une cuve de fermentation anaérobie 3.La cuve 2 dans laquelle sont introduits des déchets organiques tels que par exemple fumiers, litières d'animaux, déjections animales (fécès et urines) ou autres matières analogues, est de préférence cylindrique, tandis que la cuve 3 est agencée conoentrique ment à la cuve 2s
Suivant l'exemple de réalisation représenté, les cuves 2 et 3 comportent un fond commun 4, et la paroi 5 de la cuve 2 forme également la paroi interne de la cuve de fermentation anaérobie 5. Cette paroi 5 est raccordée par son sommet à la paroi externe généralement cylindrique 6 de la cuve 3 par une paroi supérieure 7 que l'on voit bien sur la figure 1, de sorte que la cuve 3 forme un espace fermé d'où peut sortir le méthane produit par une conduite ou analogue 8.According to an exemplary embodiment, and with reference to the accompanying drawings, a continuous methane production plant according to the invention essentially comprises an enclosure 1 suitably insulated and constituted by an aerobic fermentation tank 2 placed inside the chamber. an anaerobic fermentation tank 3.The tank 2 into which organic waste such as manure, animal litter, animal droppings (faeces and urine) or other similar materials is introduced, is preferably cylindrical, while the tank 3 is arranged conoentrically to the tank 2s
According to the embodiment shown, the tanks 2 and 3 comprise a common bottom 4, and the wall 5 of the tank 2 also forms the inner wall of the anaerobic fermentation tank 5. This wall 5 is connected by its top to the generally cylindrical outer wall 6 of the tank 3 by an upper wall 7 which can be seen in FIG. 1, so that the tank 3 forms a closed space from which the methane produced by a pipe or the like 8 can be discharged.
La paroi 5 de la cuve 2 est séparée des matières en fermentation dans la cuve anaérobie 3 par un espace annulaire 9 qui peut être rempli d'air et/ou d'eau. Cet espace, suivant un exemple de réalisation préféré, est constitué par une double enveloppe formée par la paroi 5 et une autre paroi 5a prévue sur la majeure partie de la hauteur de le cuve 2. The wall 5 of the tank 2 is separated from the fermentation material in the anaerobic tank 3 by an annular space 9 which can be filled with air and / or water. This space, according to a preferred embodiment, consists of a double envelope formed by the wall 5 and another wall 5a provided over most of the height of the tank 2.
L'espace 9 formé par la double enveloppe 5, 5a est relié par l'intermédiaire de conduits 10, il à un système d'alimentation en eau froide et/ou chaude, montré schématiquement en 12 et permettant éventuellement la régulation du niveau d'eau dans ledit espace 9o
Ainsi, grâce aux dispositions ci dessus décrites, on pourra faire varier convenablement les conditions de transfert de chaleur à travers la paroi 5 séparant la cuve aérobie 2 des matières en fermentation anaérobie dans la cuve 3.C'est dire que, conformément à l'invention, non seulement on réalisera une excellente récupération de la chaleur libérée par la fermentation exothermique des matières organiques dans la cuve 2 pour maintenir à un niveau approprié la température de la fermentation anaérobie dans la cuve 3, mais talem@nt on restera parfaitement maître de la température de fermentation dans la cuve 2, laquelle température sera ainsi apte à sélectionner les germes qui déclencheront la fermentation anaérobie dans la cuve 3.The space 9 formed by the double jacket 5, 5a is connected via ducts 10 to a cold and / or hot water supply system, shown schematically at 12 and possibly allowing the regulation of the water level. water in said space 9o
Thus, thanks to the above-described arrangements, the heat transfer conditions through the wall separating the aerobic tank 2 from the anaerobic fermentation materials in the tank 3 can be suitably varied. That is to say that, in accordance with the Not only will excellent heat recovery from the exothermic fermentation of organic matter in vessel 2 be achieved to maintain the temperature of the anaerobic fermentation in vessel 3 at a suitable level, but it will remain perfectly in control. the fermentation temperature in the tank 2, which temperature will thus be able to select the seeds that will trigger the anaerobic fermentation in the tank 3.
Cette cuve close 3 est, suivant une réalisation particulièrement avantageuse, et comme on le voit bien sur la figure 3, constituée par une pluralité de compartiments communicants qui peuvent être par exemple au nombre de trois, tels que les compartiments 3a, 3b et 3c. Au moins l'un de ces compartiments, par exemple compartiment 3a, communique avec la cuve 2 par un passage étanche vis-à-vis de l'espace annulaire 9, comme on l'a montré en 13 sur la figure 2.Pour que les déchets organiques 2 parcourent successivement les compartiments 3a, 3b et 3c suivant les flèches visibles sur la figure 2, la cloison 14 entre les compartiments 3a et 3b est munie d'un orifice 15 prévu en partie basse de l'enceinte 1 > de même que la cloison 16 entre les compartiments 3b et 3c est munie d'un orifice 17. Ainsi, le compartiment 3c constitue en quelque sorte le dernier compartiment de la cuve anaérobie 3, la cloison 18 étant pleine et assurant l'étanchéité entre ledit compartiment 3c et le compartiment 3a. C'est d'ailleurs par ce dernier compartiment 3c que sort l'effluent après fermentation en passant dans une conduite associée à un siphon ou analogue, comme on l'a montré schématiquement en 19 et 20 sur la figure 1. This closed vessel 3 is, according to a particularly advantageous embodiment, and as can be seen in FIG. 3, constituted by a plurality of communicating compartments which may be for example three in number, such as the compartments 3a, 3b and 3c. At least one of these compartments, for example compartment 3a, communicates with the tank 2 through a sealed passage with respect to the annular space 9, as shown at 13 in FIG. the organic waste 2 successively travels the compartments 3a, 3b and 3c according to the arrows visible in Figure 2, the partition 14 between the compartments 3a and 3b is provided with an orifice 15 provided in the lower part of the enclosure 1> likewise that the partition 16 between the compartments 3b and 3c is provided with an orifice 17. Thus, the compartment 3c constitutes, so to speak, the last compartment of the anaerobic tank 3, the partition 18 being solid and sealing between said compartment 3c and compartment 3a. It is moreover through this latter compartment 3c that the effluent after fermentation passes through a pipe associated with a siphon or the like, as schematically shown at 19 and 20 in FIG.
Il est important de noter ici que le découpage selon l'invention de la cuve de fermentation anaérobie 3 permet une meilleure efficacité fermentaire. En effet, la vitesse de fermentation ou de transformation du substrat constitué par les matières organiques étant une fonction directe delta omcentration en produits métabdisabLes, il s'ensuit pourltensemble des compartiments 3a, 3b et 3c une vitesse moyenne de fermentation nettement supérieure à celle que l'on obtiendrait avec une cuve non divisée.Le découpage de la cuve en compartiments permet donc avantageusement soit un débit d'alimentation en déchets organiques supérieur avec le même épuisement, ou avec le même débit d'alimentation un épuisement meilleur, étant bien entendu que dans les deux cas on obtient une production accrue de méthane. It is important to note here that the cutting according to the invention of the anaerobic fermentation tank 3 allows a better fermentation efficiency. In fact, since the rate of fermentation or transformation of the substrate constituted by the organic materials is a direct delta omcentration function in metabdisab products, it follows for all the compartments 3a, 3b and 3c a mean fermentation rate which is much higher than that which the It would be obtained with an undivided tank. The division of the tank into compartments therefore advantageously allows either a feed rate of higher organic waste with the same exhaustion, or with the same feed rate a better exhaustion, it being understood that in both cases, an increased production of methane is obtained.
Comme il apparat clairement sur la figure 2, l'espace annulaire 9 est lui aussi, comme la cuve 3,divisé en secteurs 9a, 9b, 9c, de sorte que le système d'alimentation 12 communique avec chaque secteur séparément comme on le voit sur la figure 2, par les amorces de conduite 11 visibles sur ladite figure. Suivant un mode de réalisation préféré, ces secteurs correspondent aux compartiments de la cuve de fermentation anaérobie 3. En d'autres termes, ces secteurs sont délimités par des prolongements 14a, 16a et 18a des cloisons 14, 16 et 18 respectivement. Ainsi grâce à une quantité de fluide éventuellement différente dans chaque secteur 9a, 9b, 9c, on peut assurer une meilleure répartition de la chaleur provenant de la fermentation aérobie dans la cuve 2, dans chaque compartiment de la cuve anaérobie. As clearly shown in Figure 2, the annular space 9 is also, like the tank 3, divided into sectors 9a, 9b, 9c, so that the supply system 12 communicates with each sector separately as seen in FIG. 2, by the driving primers 11 visible in said figure. According to a preferred embodiment, these sectors correspond to the compartments of the anaerobic fermentation tank 3. In other words, these sectors are delimited by extensions 14a, 16a and 18a of the partitions 14, 16 and 18 respectively. Thus, thanks to a possibly different quantity of fluid in each sector 9a, 9b, 9c, it is possible to ensure a better distribution of the heat coming from the aerobic fermentation in the tank 2, in each compartment of the anaerobic tank.
Comme on le voit sur la figure 1, on alimente la cuve 2 en substrat par une conduite ou analogue 21 équipée d'une vanne à trois voies 22, soit directement par l'intermédiaire d'un conduit 23, soit après réchauffage par échange de chaleur avec le liquide qui sort en 19 du dernier compartiment anaérobie 3c. Plus précisément, on prévoit suivant la présente invention, un Jeu de tubes 24 disposé dans le dernier compartiment 3c et raccordé à l'alimentation en substrat 21 par l'intermédiaire de la vanne 22. Le liquide sortant en 19 de l'installation méthanogèneSest avantageusement canalisé vers les tubes 24 grtce à un couloir 25 formé entre la paroi externe du compartiment 3c et une cloison ou analogue 26 agencée dans celui-ciO
Il faut noter ici qu'on peut avantageusement recycler à l'alimentation 21 tout ou partie des effluents sortant en 20, ou aJouter des produits ou additifs divers susceptibles d'accélérer la fermentation0
Les compartiments 3a, 3b et 3c de la cuve anaérobie 3 sont traversés par un ou plusieurs tubes 27, deux tubes suivant l'exemple représenté.As can be seen in FIG. 1, the tank 2 is fed to the substrate via a pipe or the like 21 equipped with a three-way valve 22, either directly via a pipe 23, or after reheating by means of an exchange. heat with the liquid coming out in 19 of the last anaerobic compartment 3c. More specifically, it is provided according to the present invention, a set of tubes 24 disposed in the last compartment 3c and connected to the substrate supply 21 through the valve 22. The liquid coming out 19 of the methanogenic plantSis advantageously channeled to the tubes 24 through a passage 25 formed between the outer wall of the compartment 3c and a partition or the like 26 arranged therein
It should be noted here that it is advantageous to recycle to the feed 21 all or part of the effluents leaving at 20, or to add various products or additives capable of accelerating the fermentation.
The compartments 3a, 3b and 3c of the anaerobic tank 3 are crossed by one or more tubes 27, two tubes according to the example shown.
Ces tubes peuvent être parcourus par un fluide froid ou chaud, tel que par exemple les gaz de combustion ou d'échappement provenant de l'utilisation du méthane, ou bien par de l'air ambiant pour faciliter éventuellement les réglages de température. Ces tubes 27, ainsi d'ailleurs que le système 12 d'alimentation et de régulation d t eau dans l'espace intermédiaire 9 peuvent avantageusement être utilisés pour accélérer un démarrage difficile de l'installation ou encore pour ralentir un emballement éventuel de la fermentation aérobie.These tubes can be traversed by a cold or hot fluid, such as for example the combustion or exhaust gases from the use of methane, or by ambient air to possibly facilitate temperature adjustments. These tubes 27, as well as the system 12 for supply and regulation of water in the intermediate space 9 can advantageously be used to accelerate a difficult start of the installation or to slow down a possible runaway aerobic fermentation .
La cuve de fermentation aérobie 2 est munie d'un système 28, connu en soi, d'inJection intermittente d'air, ainsi que d'au moins un agitateur 29 qui peut également fonctionner de manière intermittente. Egalement, les compartiments 3a, 3b et 3c de la cuve anaérobie 3 sont chacun munis d'un agitateur 30 susceptible de fonctionner par intermit tenue,
Le fonctionnement de l'installation methanogène conforme à l'invention se déduit immédiatement de la description qui précède En bref, le substrat est introduit soit directement soit par l'intermédiaire du Jeu de tubes 24 dans la cuve de fermentation aérobie 2, et c'est la charge en substrat dans cette cuve qui permettra sa circulation dans les compartiments successifs 3a, 3b et 3c de la cuve anaérobie. Et, comme on l'a dit plus haut, grtce à espace annulaire 9, on récupérera la chaleur libérée par la fermentation aérobie dans la cuve 2 pour maintenir la température de la fermentation dans les compartiments précités, tout en assurant le réglage de la température de fermentation aérobie.Mais ce qui est essentiel à noter ici, c'est l1observation du demandeur selon laquelle la variation de l'un quelconque des divers paramètres autre que la température de fermentation, entraîne une variation de ladite température qui se stabilise à un nouveau niveau, et que cette température peut autre ramenée au niveau antérieur en Jouant sur un autre paramètres Ceci est très important sur le plan pratique, car, n'étant pas mattre de la température extérieure, on peut compenser ces variations en Jouant par exemple sur le débit d'alimentation en substrat, sa concentration en paille ou déjections animales, ainsi que sur son réchauffage.The aerobic fermentation tank 2 is provided with a system 28, known per se, intermittent injection of air, as well as at least one agitator 29 which can also operate intermittently. Also, the compartments 3a, 3b and 3c of the anaerobic tank 3 are each provided with an agitator 30 capable of operating intermittently,
The operation of the methanogenic installation according to the invention is immediately deduced from the foregoing description. In short, the substrate is introduced either directly or via the set of tubes 24 into the aerobic fermentation tank 2, and is the substrate charge in this tank which will allow its circulation in the successive compartments 3a, 3b and 3c of the anaerobic tank. And, as mentioned above, thanks to annular space 9, the heat liberated by the aerobic fermentation in the tank 2 will be recovered to maintain the temperature of the fermentation in the aforementioned compartments, while ensuring the adjustment of the temperature. However, what is essential to note here is the applicant's observation that the variation of any of the various parameters other than the fermentation temperature causes a variation of said temperature which stabilizes at a new temperature. level, and that this temperature can other brought back to the previous level by Playing on another parameters This is very important on the practical level, because, not having mattre of the outside temperature, one can compensate these variations by Playing for example on the feed rate substrate, its concentration of straw or animal waste, and its heating.
On donnera ci-après, à titre d'illustration de ce qui précède, un exemple de réalisation d'une installation méthanogbne conforme à la présente invention, ainsi que les résultats et avantages qu'elle procure eu égard notamment à sa souplesse d'emploi. As an illustration of the foregoing, an exemplary embodiment of a methanogenic installation according to the present invention will be given below, as well as the results and advantages that it provides, particularly with regard to its flexibility of use. .
Les résultats qui suivent ont été obtenus avec une enceinte de 100 m3 de volume total comprenant une cuve aérobie centrale entourée par trois compartiments anaérobies, comme on l'a décrit précédemment. The results which follow were obtained with a chamber 100 m3 total volume comprising a central aerobic tank surrounded by three anaerobic compartments, as described above.
On a alimenté la cuve centrale i fermentation aérobie à raison de 6 m3 par Jour d'un produit cmti & 1O%desfleccnpt eninatere sèche (dont la moitié de cellulose) et une quantité assez variable de matières sèches provenant de déjections d'animaux,111es que fécès et urine. Le temps de séJour était alors de 56 heures dans la cuve aérobie et de 4 Jours dans les compartiments anaérobies. Les déJections animales sont surtout transformées dans la cuve aérobie où parvient le substrat après dilacération et éventuellement réchauffage. The aerobic fermentation central tank was fed at a rate of 6 m 3 per day of a product containing 10% of dry matter (half of which was cellulose) and a fairly variable amount of dry matter from animal excrements. than faeces and urine. The residence time was then 56 hours in the aerobic tank and 4 days in the anaerobic compartments. Animal excretions are mainly transformed in the aerobic tank where the substrate arrives after disintegration and possibly reheating.
Pour une température anaérobie de 55 C, qui semble être le maximum souhaitable, 71% de la cellulose est transformé en libérant 86 m3 par jour de méthane. Si la température extérieure est de +100, on constate que la température anaérobie se stabilise à 570C sans réchauffage de l'alimentation en substrat. Il s'agit là d'une différence insignifiante par rapport à la température anaérobie mentionnée en premier lieu et qui peut être compensée par une faible circulation d'eau dans l'un des compartiments de la double paroi 5, 5a, ou bien tout simplement par une circulation d'air extérieur dans les tubes 27, ce qui suffira à rétablir la température souhaitée de 55 . For an anaerobic temperature of 55 C, which seems to be the most desirable, 71% of the cellulose is transformed by releasing 86 m3 per day of methane. If the outdoor temperature is +100, it is found that the anaerobic temperature stabilizes at 570C without heating the substrate supply. This is an insignificant difference from the above-mentioned anaerobic temperature, which can be offset by a low water flow in one of the double wall compartments 5, 5a, or simply by a circulation of outside air in the tubes 27, which will be sufficient to restore the desired temperature of 55.
Il est donc permis de dire que pour une température extérieure voisine de 100C, l'installation selon l'invention fonctionne à une température anaérobie sensiblement égale à 550C qui se trouve en équilibre naturel. It is therefore permitted to say that for an outside temperature close to 100C, the installation according to the invention operates at an anaerobic temperature substantially equal to 550C which is in natural equilibrium.
Si, dans les mêmes conditions, la température extérieure est de 0 C, la fermentation anaérobie trouve sont point d'équilibre à 520C, d'où une transformation de 66% seulement de la cellulose de sorte que la production de méthane est réduite à 80 m3 par Jour. La température anaérobie de 550C peut alors facilement être rétablie, au moins dans les deux premiers compartiments 3a et 3b qui sont les plus productifs, par réchauffage du substrat à l'aide de l'effluent du dernier compartiment anaérobie 3c, comme on l'a décrit précédemment. On obtient ainsi une production de méthane voisine de 85 m3 par Jour. Au lieu de réchauffer l'alimentation en substrat, on peut très bien en augmenter le débit, en le faisant passer de 6 à 6,8 m3 par jour.Dans un tel cas, on retrouve la température de 55 C dans tous les compartiments anaérobies mais la production totale de méthane s'élève alors à 92 m3 par
Jour.If, under the same conditions, the external temperature is 0 ° C, the anaerobic fermentation finds equilibrium at 520 ° C., resulting in a transformation of only 66% of the cellulose so that the production of methane is reduced to 80 ° C. m3 per day. The anaerobic temperature of 550C can then easily be restored, at least in the first two compartments 3a and 3b which are the most productive, by reheating the substrate using the effluent of the last anaerobic compartment 3c, as has been previously described. This gives a methane production close to 85 m3 per day. Instead of warming the substrate supply, we can very well increase the flow rate, from 6 to 6.8 m3 per day. In such a case, we find the temperature of 55 C in all anaerobic compartments. but the total production of methane then amounts to 92 m3 per
Day.
On constate donc que pour une température extérieure voisine de OOC, on doit procéder à un réchauffage de l'alimentation en substrat ou bien, Si cela est possible, à une augmentation du débit de cette alimentation. It is therefore found that for an outside temperature close to OOC, the substrate feed must be reheated or, if this is possible, the flow rate of this feed must be increased.
Si la température extérieure s'abaisse à -100C, la température anaérobie s'équilibre alors à W7 C pour donner une production de méthane de 69 m par Jour. Dès lors, pour rétablir la température anaérobie de 55 C, il suffit de pratiquer le réchauffage et l'augmentation du débit de l'alimentation pour retrouver une production totale de méthane voisine de 85 m par Jour. If the outside temperature drops to -100C, the anaerobic temperature then equilibrates to W7 C to give a methane production of 69 m per day. Therefore, to restore the anaerobic temperature of 55 C, it is sufficient to practice heating and increasing the flow of food to find a total production of methane close to 85 m per day.
Enfin, Si le produit à faire fermenter était trop pausme en déJections animales, tout se passerait comme Si a température extérieure était plus basse, et le même remède que précédemment pourrait pallier cette insuffisance. Finally, if the product to be fermented was too much in animal parts, everything would proceed as if the external temperature were lower, and the same remedy as before could remedy this insufficiency.
Cependant, onnotera ici qu'en période d'hiver d@ telles conditions n'apparaissent pas car, à cette époque, les disponibilités en fumier sont abondantes et il est donc facile d'augmenter l'alimentation en la portant à 8 m3 par jour, ce quiFereet de retrouver la température anaérobie de 550C avec une production de méthane voisine de 90 m3 par Jour. However, it will be noted here that in the winter period of commat; Such conditions do not appear because, at that time, the availability of manure is abundant and it is therefore easy to increase the supply by increasing it to 8 m3 per day, which makes it possible to recover the anaerobic temperature of 550C with a production of methane close to 90 m3 per day.
Les quelques données ci-dessus illustrent bien la souplesse d'une installation méthanogène conforme à l'invention, par le fait quelle permet commodément de
Jouer sur les divers paramètres autres que la température de fermentation anaérobie choisie de façon à se trouver toujours dans les conditions les meilleures de rendement et de stabilité de fermentation, et ce, quelle que soit la température extérieure0
Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et illustré qui n'a été donné qu'à titre d'exemple.The few data above illustrate the flexibility of a methanogenic plant according to the invention, by the fact that it allows conveniently
Play on the various parameters other than the anaerobic fermentation temperature chosen so as to always be in the best conditions of yield and fermentation stability, whatever the outside temperature0
Of course, the invention is not limited to the embodiment described and illustrated which has been given by way of example.
C'est ainsi que le nombre de tubes 27, la conformation des cuves 2 et 3, la nature du système de réglage 12 et le nombre de compartiments anaérobies peuvent être quelconques sans sortir du cadre de l'invention. De même, au lieu de placer la cuve aérobie à l'intérieur de la cuve anaérobie, on pourrait tout aussi bien prevoir l'inverse. Egalement, pour limiter la perte de calories de la cuve aérobie 2, une isolation par plaques en matériau isolant peut être prévue tout en laissant la possibilité de circulation de 11 air. Thus the number of tubes 27, the conformation of tanks 2 and 3, the nature of the control system 12 and the number of anaerobic compartments can be any without departing from the scope of the invention. Similarly, instead of placing the aerobic tank inside the anaerobic tank, one could just as well predict the opposite. Also, to limit calorie loss of the aerobic vessel 2, insulating board insulation may be provided while leaving the possibility of air circulation.
C'est dire que l'invention comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits, ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont exécutées suivant l'esprit de l'invention et mises en oeuvre dans le cadre de la protection revendiquée ci-après. This means that the invention includes all the technical equivalents of the means described, as well as their combinations, if they are executed according to the spirit of the invention and implemented within the framework of the protection claimed hereinafter. .
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