FR2518116A2 - Plant for mfg. fuel gas by anaerobic fermentation - esp. where milled garbage is used to produce bio:gas with high methane content - Google Patents
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Abstract
Description
La présente Addition est relative à une pluralité de perfectionnements aux installations et aux procédés de préparation de gaz combustible par fermentation, selon le Brevet principal. This Addition relates to a plurality of improvements to installations and processes for the preparation of combustible gas by fermentation, according to the main patent.
Le Brevet principal concerne une installation pour la préparation de gaz combustible, par fermentation anaérobie, caractérisée principalement en ce qu'elle comporte en combinaison :-une cuve pour le traitement de solides ou de substrats très concentrés (présentant une teneur supérieure à 16 % de matières sèches), ladite cuve étant munie de cloisons perforées assurant un drainage sensiblement sur toute la hauteur de la cuve, maintenant les solides et laissant circuler les liquides et les gaz ; - une cuve pour le traitement de substrats dilués (dont la teneur en matières sèches est inférieure à 10 %) équipée d'un serpentin de chauffage ; - un dispositif d'introduction de substrats solides pourvu d'un hachoir, d'un tube d'arrivée de jus de recirculation de la cuve de fermentation du substrat liquide et d'un organe d'entraine- ment comportant une hélice d'entrainement, pompe ou analogue, terminé eventuellement par un organe de répartition ; - un appareil pour l'introduction de substrats liquides ; - un dispositif de récolte de résidu de fermentation provenant de la cuve ou des cuves de fermentation de substrat solide ; - des tubulures de liaison entre les cuves de fermentation de substrat solide et les cuves de fermentation de substrat liquide, lesdites tubulures reliant les cuves de fermentation à des niveaux différents - un tube collecteur des gaz produits par fermentation. The main patent relates to an installation for the preparation of combustible gas, by anaerobic fermentation, characterized mainly in that it comprises in combination: -a tank for the treatment of solids or very concentrated substrates (having a content higher than 16% of dry matter), said tank being provided with perforated partitions ensuring drainage substantially over the entire height of the tank, maintaining the solids and letting the liquids and gases circulate; - a tank for the treatment of diluted substrates (whose dry matter content is less than 10%) equipped with a heating coil; - a device for introducing solid substrates provided with a chopper, a recirculation juice inlet tube from the fermentation tank of the liquid substrate and a drive member comprising a drive propeller , pump or the like, possibly terminated by a distribution member; - an apparatus for the introduction of liquid substrates; - a device for collecting fermentation residue from the fermentation tank or fermentation tanks of solid substrate; - connecting pipes between the fermentation tanks of solid substrate and the fermentation tanks of liquid substrate, said pipes connecting the fermentation tanks at different levels - a collecting tube of the gases produced by fermentation.
Après plusieurs mois de recherche, les Demandeurs ont pu mettre au point une pluralité de perfectionnements qui rendent l'utilisation de l'installation conforme au
Brevet principal encore plus simple et encore plus aisée, et ceci avec un minimum de dépense énergétique. De plus, les perfectionnements apportés permettent d'obtenir un gaz plus pur et plus riche en méthane. After several months of research, the Applicants have been able to develop a plurality of improvements which make the use of the installation compliant with
Main patent even simpler and even easier, and this with a minimum of energy expenditure. In addition, the improvements made make it possible to obtain a purer gas and richer in methane.
Un perfectionnement çelon-la présente Addition se caractérise en ce que la cuve pour le traitement des solides et la cuve pour le traitement des substrats dilués ne forment qu'une seule et même cuve séparée en deux enceintes - une enceinte pour le traitement des solides et une enceinte pour le traitement des substrats dilués - par une cloison perforée. An improvement in this Addition is characterized in that the tank for the treatment of solids and the tank for the treatment of diluted substrates form only one and the same tank separated into two enclosures - one enclosure for the treatment of solids and an enclosure for the treatment of diluted substrates - by a perforated partition.
L'ensemble ainsi réalisé permet de rendre l'instal- lation beaucoup plus compacte, facilement transportable et'd'un entretien très facile. The assembly thus produced makes it possible to make the installation much more compact, easily transportable and easy to maintain.
Un autre perfectionnement selon la présente Addition a pour objet le dispositif d'introduction des matières solides qui n'est plus nécessairement solidaire de la cuve de fermentation, mais est constitué d'un récipient pourvu d'un organe d'agitation et/ou de hachage et/ou de broyage et/ou de brassage, les matières premières une fois fluidifiées étant dirigées à l'aide d'une pompe, et/ou d'un siphon ou analogue vers la cuve de fermentation dans l'enceinte de traitement des solides. Another improvement according to this Addition relates to the device for introducing solids which is no longer necessarily integral with the fermentation tank, but consists of a container provided with a stirring member and / or chopping and / or grinding and / or stirring, the raw materials once fluidized being directed using a pump, and / or a siphon or the like towards the fermentation tank in the enclosure for processing solid.
Le dispositif d'introduction des matières solides peut être ainsi avantageusement muni par exemple d'un agitateur à hélice ou d'un broyeur à manivelle ou d'une pompe hacheuse. The device for introducing solid materials can thus advantageously be provided, for example, with a propeller agitator or with a crank crusher or with a chopping pump.
Encore un autre perfectionnement selon la présente
Addition a pour objet l'alimentation du dispositif d'introduction des matières solides en jus de dilution. Ce jus de dilution qui provient de l'enceinte pour le traitement des substrats dilués, est stocké dans un réservoir intermédiaire et alimente le dispositif d'introduction, à la demande, par gravité.Yet another improvement according to the present
The purpose of Addition is to supply the device for introducing solids with dilution juice. This dilution juice, which comes from the enclosure for the treatment of diluted substrates, is stored in an intermediate tank and feeds the introduction device, on demand, by gravity.
Cette disposition particulièrement avantageuse, permet de rendre très souple le fonctionnement de l'installation. This particularly advantageous arrangement makes it possible to make the operation of the installation very flexible.
Conformément à la présente Addition, le dispositif de récolte du résidu de fermentation peut se trouver à l'intérieur méme de l'enceinte du traitement des solides, soit encore il peut constituer une partie de séparation de ces deux enceintes. In accordance with this Addition, the device for collecting the fermentation residue can be located even inside the enclosure for the treatment of solids, or it can constitute a part for separating these two enclosures.
Encore un autre perfectionnement particulièrement avantageux de la présente Addition se caractérise par le fait que la cuve de fermentation,et notamment l'enceinte du traitement des solides, est surmontée d'un gazomètre à toit rigide et à parois souples du type soufflet. Yet another particularly advantageous improvement of the present Addition is characterized by the fact that the fermentation tank, and in particular the enclosure for the treatment of solids, is surmounted by a gasometer with a rigid roof and with flexible walls of the bellows type.
Le gaz produit en continu se rassemble dans le gazomètre à paroi souple et dont le toit rigide (par exemple métallique) assure la mise sous-pression constante pour pouvoir alimenter des bradeurs. The gas produced continuously gathers in the gasometer with a flexible wall and whose rigid roof (for example metallic) ensures constant pressurization to be able to supply braders.
La présente Addition a également pour objet un procédé de préparation des gaz combustibles par fermentation anaérobie selon le Brevet principal, caractérisé en outre en ce que le jus de fermentation contenu dans -l'enceinte de traitement des substrats dilués est traité en vue d'éliminer le CO2 ou autres impuretés gazeuses solubles. This Addition also relates to a process for the preparation of combustible gases by anaerobic fermentation according to the main patent, further characterized in that the fermentation juice contained in the enclosure for treating the diluted substrates is treated with a view to eliminating CO2 or other soluble gaseous impurities.
Conformément à l'invention, ledit traitement peut titre effectué par recirculation et/ou le brassage dans un récipient approprié. According to the invention, said treatment can be carried out by recirculation and / or stirring in an appropriate container.
Outre les dispositions qui précèdent, l'invention comprend encore d'autres dispositions, qui ressortiront de la description qui va suivre. In addition to the foregoing provisions, the invention also comprises other provisions, which will emerge from the description which follows.
L'invention sera mieux comprise à l'aide du complément de description qui va suivre, qui se réfère aux dessins annexés dans lesquels
- les figures l et 2 représentent schématquement l'installation qui fait.l'objet de la présente Addition.The invention will be better understood with the aid of the additional description which follows, which refers to the accompanying drawings in which
- Figures l and 2 schematically represent the installation which is the subject of this Addition.
I1 doit être bien entendu, toutefois, que l'installation décrite dans ce qui va suivre et représentée aux dessins, est donnée uniquement à titre d'illustration de l'objet de l'invention, mais n'en constitue en aucune manière une limitation. It should be understood, however, that the installation described in what follows and shown in the drawings, is given solely by way of illustration of the subject of the invention, but does not in any way constitute a limitation thereof. .
L'installation conforme à la présente invention est représentée schématiquement et d'une manière non limitative à la figure 1. Elle comprend : une cuve rectangulaire 101 partagé par le.panier perforé 104 en deux enceintes. L'enceinte 102 contient la biomasse solide 136 et l'enceinte 103 est destinée au traitement des substrats dilués. Le panier perforé 104 maintient la biomasse- 136, tandis que le jus de fermentation s'écoule par gravité dans l'enceinte 103. Cette enceinte 103.est munie d'un serpentin 105 alimenté en eau chaude à l'aide, par exemple, d'un chauffe-eau 114. Le jus 109 ainsi réchauffe est envoyé à l'aide d'un organe de pompage 110 actionnant par exemple une noria 111 munie d'une pluralité de godets 137 dans le réservoir 108 placé sur la partie supérieure de la cuve 101.Les gaz formés dans les enceintes 102 et 103 sont collectés à l'aide des tuyauteries 113 vers le gazomètre 112 qui surmonte le réservoir 108. On alimente -le dispositif d'introduction 106 des substrats solides équipé par exemple d'un broyeur 116, en jus 109 provenant dudit réservoir 108 à l'aide de tuyauteries 107 prévues à cet effet. Cette alimentation se fait au fur et à mesure des besoins et est suivie de l'introduction des substrats solides fluidifiés dans la cuve de fermentation 101 à l'aide de la conduite 117. l'évacuation des substrats epuisés est effectuée à l'aide du dispositif d'évacuation ou d'extraction 115 situé par exemple dans la partie inférieure de l'enceinte 102, ledit dispositif d'extraction étant par exemple, mais non limitativement, constitué d'une vis d'Archimède. Ce substrat épuisé peut parfaitement convenir, comme décrit dans le Brevet principal, comme compost pour la fertilisation des sols. Comme indiqué, le gaz récolté à l'aide des tuyauteries 113 est stocké dans le gazomètre 112. Ce gazomètre à parois souples.ll9-est pourvu, par exemple, d'un toit 118 métallique qui assure la mise sous pression constante (par exemple 400 mm de colonne d'eau ou 392 pascal), pression parfaitement convenable pour alimenter des brû-- leurs d'appareils ménagers, par exemple. The installation according to the present invention is shown diagrammatically and in a nonlimiting manner in FIG. 1. It comprises: a rectangular tank 101 shared by the perforated basket 104 in two enclosures. The enclosure 102 contains the solid biomass 136 and the enclosure 103 is intended for the treatment of diluted substrates. The perforated basket 104 maintains the biomass 136, while the fermentation juice flows by gravity into the enclosure 103. This enclosure 103 is provided with a coil 105 supplied with hot water using, for example, of a water heater 114. The juice 109 thus heated is sent using a pumping member 110 actuating for example a noria 111 provided with a plurality of cups 137 in the tank 108 placed on the upper part of the tank 101. The gases formed in the enclosures 102 and 103 are collected using the pipes 113 to the gasometer 112 which surmounts the tank 108. The feed device 106 is supplied with solid substrates, for example equipped with a grinder 116, in juice 109 coming from said tank 108 using pipes 107 provided for this purpose. This supply is done as and when required and is followed by the introduction of the fluidized solid substrates into the fermentation tank 101 using the line 117. the exhaustion of the exhausted substrates is carried out using the evacuation or extraction device 115 located for example in the lower part of the enclosure 102, said extraction device being for example, but not limited to, consisting of an Archimedes screw. This spent substrate can be perfectly suitable, as described in the main patent, as compost for soil fertilization. As indicated, the gas collected using the pipes 113 is stored in the gasometer 112. This flexible-walled gasometer. 119 is provided, for example, with a metal roof 118 which ensures constant pressurization (for example 400 mm water column or 392 pascal), pressure perfectly suitable for supplying burners of household appliances, for example.
Les patins de guidage 120 (en matière plastique, par exemple) fixés sur le réservoir 108 (un patin par paroi, soit 4 patins en tout) permettent au toit de se déplacer en toute sécurité. The guide shoes 120 (in plastic material, for example) fixed on the tank 108 (one shoe per wall, or 4 shoes in all) allow the roof to move in complete safety.
L'installation conforme à la présente invention et représentée à la figure 1 constitue donc un ensemble compact, pesant, en ordre de marche, environ 2 tonnes. The installation according to the present invention and shown in Figure 1 therefore constitutes a compact unit, weighing, in running order, about 2 tonnes.
Construite en tôle d'acier ordinaire, isolée thermiquement par une mousse polyuréthane ou par le polystyrène expansé, elle est robuste et d'un fonctionnement très facile.Si on charge journellement par environ 25 à 30 kg d'ordures ménagères fermentescibles par exemple, (durée de séjour environ 20 à 30 jours) cette installation peut fournir 4 m3 par jour de biogaz contenant environ 60 % de méthane.Built of ordinary sheet steel, thermally insulated with polyurethane foam or expanded polystyrene, it is robust and very easy to operate. If we load approximately 25 to 30 kg of fermentable household waste daily, for example ( duration of stay approximately 20 to 30 days) this installation can supply 4 m3 per day of biogas containing approximately 60% of methane.
Une autre variante de l'installation conforme à la présente invention est représentée à la figure 26art b).Celle- ci convient plus particulièrement dans des cas où les ma trières fermentescibles sont abondantes. Cette installation comporte une cuve de fermentation cylindrique 121 contenant une paroi perforée 122 qui sépare cette cuve en deux enceintes : l'enceinte supérieure 129 pour les substrats solides et l'enceinte inférieure 128 destinée à recevoir les substrats liquides. Le dispositif d'évacuation 124 (orFosé de deux vis d'arrachement 138et d'une vis d'évacuation 139) est situé à la séparation de ces deux enceintes.L'enceinte pour le traitement des liquides est munie d'un serpentin 130 de chauffage tandis que le jus préchauffé est mis en circulation à l'aide de la pompe 135. Le dispositif d'introduction 125 du substrat solide est situé au niveau du sol, par exemple, et il est muni d'un agitateur à hélice (par exemple) 126 et d'une pompe 127 alimentant l'enceinte haute de la cuve 121 par llintermédiaire de la tuyauterie 123. Another variant of the installation according to the present invention is shown in Figure 26art b). This is more particularly suitable in cases where the fermentable sorters are abundant. This installation comprises a cylindrical fermentation tank 121 containing a perforated wall 122 which separates this tank into two enclosures: the upper enclosure 129 for the solid substrates and the lower enclosure 128 intended to receive the liquid substrates. The discharge device 124 (or consisting of two tear-off screws 138 and a discharge screw 139) is located at the separation of these two enclosures. The enclosure for the treatment of liquids is provided with a coil 130 of heating while the preheated juice is circulated using the pump 135. The device 125 for introducing the solid substrate is located at ground level, for example, and it is provided with a propeller stirrer (for example example) 126 and a pump 127 supplying the upper enclosure of the tank 121 via the piping 123.
Ce dispositif 125 peut également parfaitement convenir,si on le désire, à l'élimination du C02.par recirculation du jus se trouvant dans l'enceinte 128
La cuve 121 est surmontée d'un gazomètre 131 à parois souples 134 et à toit rigide 132. Trois patins de guidage 133 fixes sur la paroi extérieure de la cuve 121 permettent au toit 132 de se déplacer.This device 125 can also be perfectly suitable, if desired, for eliminating the CO 2 by recirculating the juice located in the enclosure 128
The tank 121 is surmounted by a gasometer 131 with flexible walls 134 and with a rigid roof 132. Three guide pads 133 fixed on the external wall of the tank 121 allow the roof 132 to move.
Si on le désire, on peut monter un autre serpentin de chauffage 140 pres de la paroi de la cuve 121 dans l'enceinte supérieure 129. If desired, another heating coil 140 can be mounted near the wall of the tank 121 in the upper enclosure 129.
3
Cette installation d'une capacité totale de 15 m3 peut traiter chaque jour quelque 400-500 kg de matières fermentescibles (par exemple du fumier ou du lisier addi tionné de paille). Le séjour moyen dans la cuve de fermentation est de 20 à 30 jours. L'installation fournit 3 environ 30 à 40 m de gaz par jour - < dont environ 60 % de CH4), soit, compte tenu du réchauffage de l'appareil, l'équivalent de 20 litres de fuel par jour.3
This installation, with a total capacity of 15 m3, can process around 400-500 kg of fermentable materials (eg manure or slurry with straw added) each day. The average stay in the fermentation tank is 20 to 30 days. The installation supplies 3 approximately 30 to 40 m of gas per day - <of which approximately 60% of CH4), that is, taking into account the heating of the apparatus, the equivalent of 20 liters of fuel per day.
La marche de l'installation est automatique et ne nécessite que la régulation de la température du jus de recirculation. Le chargement lui-meme peut se faire par exemple en deux temps a) hachage : on introduit dans le dispositif 125,1 m3 de
jus chaud, puis la charge du fumier frais par exemple.The operation of the installation is automatic and only requires the regulation of the temperature of the recirculation juice. The loading itself can be done for example in two stages a) chopping: one introduces into the device 125.1 m3 of
hot juice, then the load of fresh manure for example.
On met en marche l'hélice 126 et on complète en jus
chaud jusqu'à une température de 300C environ b) pompage : on vide le dispositif d'introduction 125 vers
la cuve 121 (dans la partie supérieure de l'enceinte
129) par l'intermédiaire de la pompe 127 et de la
tuyauterie 123.We start the propeller 126 and fill up with juice
hot up to a temperature of around 300C b) pumping: the introducer 125 is emptied to
the tank 121 (in the upper part of the enclosure
129) via pump 127 and the
piping 123.
Le niveau dans l'enceinte du traitement des solides est vérifié avant et après chaque remplissage. Les jus s'écoulent de l'enceinte 129 supérieure vers l'enceinte 128 inférieure à travers la paroi perforée 122. L-'en- ceinte 129 pour le traitement des substrats liquides peut être avantageusement munie d'un siphon de trop plein assurant automatiquement l'élimination de l'excès de jus libéré au cours de la fermentation. The level in the solid treatment enclosure is checked before and after each filling. The juices flow from the upper enclosure 129 to the lower enclosure 128 through the perforated wall 122. The enclosure 129 for the treatment of liquid substrates can advantageously be provided with an overflow siphon ensuring automatically elimination of the excess juice released during fermentation.
Le gaz produit à tous les niveaux de la cuve de fermentation i21 se rassemble dans le gazomètre 131 à paroi 134 souple et dont le toit métallique 132 assure la mise sous pression constante convenable pour alimenter les brtleurs d'appareils ménagers ou de chauffage. The gas produced at all levels of the fermentation tank i21 collects in the gasometer 131 with flexible wall 134 and whose metal roof 132 ensures constant pressurization suitable for supplying burners of household or heating appliances.
Le compost constitué par le résidu de fermentation est extrait périodiquement (tous les jours ou tous les deux ou trois jours). La production quotidienne est de l'ordre de 300 kg à 25 % de matière sèche. En outre, il s'écoule par le trop plein environ 100 litres par jour de jus fermenté équivalent à un purin désodorisé, donc convenable pour 'l'épandage pour l'épandage en prairies par exemple. The compost made up of the fermentation residue is extracted periodically (every day or every two or three days). Daily production is around 300 kg at 25% dry matter. In addition, about 100 liters of fermented juice equivalent to a deodorized liquid manure flow through the overflow per day, therefore suitable for spreading for spreading in meadows for example.
Ainsi que cela ressort de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes de mise en oeuvre, de réalisation et d'application qui viennent d'être décrits de façon plus explicite ; elle en embrasse au contraire toutes les variantes qui peuvent venir à l'esprit du technicien en la matière, sans s'écarter du cadre, ni de la portée, de la présente invention. As is apparent from the above, the invention is in no way limited to those of its modes of implementation, embodiment and application which have just been described more explicitly; on the contrary, it embraces all the variants which may come to the mind of the technician in the matter, without departing from the framework, or the scope, of the present invention.
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FR8123374A FR2518116A2 (en) | 1980-04-21 | 1981-12-15 | Plant for mfg. fuel gas by anaerobic fermentation - esp. where milled garbage is used to produce bio:gas with high methane content |
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