FR2987370A1 - Dispositif de production de biogaz - Google Patents

Abstract

Dispositif de production de biogaz à partir de déchets chargés en matières organiques par digestion anaérobie dans une cuve de méthanisation (1) comportant des moyens de brassage des déchets en cours de digestion, caractérisé en ce que les moyens de brassage subdivisent la cuve de méthanisation (1) en quatre zones de traitement successives (Z1, Z2, Z3, Z4), à savoir : - une première zone de traitement (Z1) équipée d'organes de poussée d'homogénéisation et de fractionnement des déchets, - - une seconde zone de traitement (Z2) équipée d'organes de brassage lent et par paquets des déchets, sans mélange intime de ceux-ci, - une troisième zone de traitement ou zone de repos (Z3), et - une quatrième zone de traitement (Z4) équipée d'organes d'aspiration de la fraction liquide des déchets et d'allongement du temps de séjour des fragments solides dans la cuve de méthanisation (1).

Description

La présente invention a pour objet un dispositif de production de biogaz à partir de déchets chargés en matières organiques dans une cuve dite de méthanisation essentiellement cylindrique fermée d'axe horizontal. s Les déchets à traiter sont en règle générale constitués par une fraction liquide et par des fragments solides. Le dispositif conforme à l'invention est plus particulièrement destiné aux agriculteurs, aux éleveurs et aux petites industries du secteur alimentaire ; il leur permet de traiter des déchets tels que des dé- 10 jections animales, des résidus de culture, des bio-déchets d'industries agro-alimentaires ou encore des déchets de culture destinés à l'alimentation du bétail. La protection de l'environnement est aujourd'hui une préoccupation essentielle et les autorités intensifient actuellement leurs 15 recherches pour développer des sources d'énergies nouvelles, renouvelables dites énergies propres, de nature à se substituer au moins partiellement, dans un avenir plus ou moins lointain aux sources d'énergie traditionnelles telles que le pétrole ou le charbon ou encore à l'énergie nucléaire. 20 Dans ce contexte, on a déjà eu l'idée de valoriser des dé- chets organiques de provenances diverses en les utilisant en tant que matière première pour la production de biogaz en particulier de méthane en vue de son utilisation comme énergie, notamment pour la production d'énergie thermique et/ou électrique par combustion directe ou dans des 25 moteurs thermiques. La production de biogaz correspond en fait à la transposition industrielle et à la maitrise d'un processus micro biologique naturel, la méthanisation ou digestion anaérobie par laquelle diverses matières organiques se dégradent en l'absence d'oxygène et sous l'action de micro-30 organismes anaérobies (bio masse) en dégageant du biogaz. Le résidu ainsi formé permet la croissance et la maintenance des micro-organismes. Il a déjà été proposé de produire du biogaz dans des cuves de méthanisation en traitant divers types de déchets tels que des eaux 35 usées, des boues de stations dépuration, des déjections animales, des déchets de l'industrie agro-alimentaire, des déchets de cuisine, des ordures ménagères, des déchets agricoles...

Un tel traitement peut le cas échéant également permettre d'obtenir, selon la nature des déchets, des résidus ou digestats utilisables comme fertilisants ou amendements organiques. Une cuve de méthanisation peut en particulier être consti5 tuée par un élément essentiellement cylindrique, fermé, d'axe horizontal comportant : une ouverture d'entrée des déchets à traiter située à l'une des extrémités de la cuve ou première extrémité, une ouverture de sortie du résidu traité ou digestat, située à l'extrémité 10 opposée de la cuve ou seconde extrémité, et au moins une ouverture d'évacuation du biogaz dégagé vers la partie supérieure de la cuve ou ciel de cuve. Le déplacement des déchets traités à la partie interne de la cuve de méthanisation repose sur le principe des vases communicants, 15 c'est-à-dire qu'un volume de déchets introduit dans cette cuve par son ouverture d'entrée provoque l'évacuation d'un même volume de digestat par son ouverture de sortie. Dans les dispositifs de production de biogaz les plus simples, les déchets en cours de digestion ne subissent aucun traitement 20 mécanique pendant leur temps de séjour dans la cuve de méthanisation, ce qui présente l'inconvénient d'un faible rendement en raison d'un contact insuffisant des déchets en cours de digestion avec les microorganismes. Pour remédier à cet inconvénient, il a déjà été proposé 25 d'équiper des cuves de méthanisation à leur partie interne, de moyens de brassage des déchets en cours de digestion au cours de leur déplacement longitudinal entre l'ouverture d'entrée et l'ouverture de sortie. Les déchets en cours de digestion sont ainsi soumis dans la totalité du volume de la cuve de méthanisation à un brassage mécanique 30 lent et intermittent entrainant un mélange intime de la fraction liquide et des fragments solides des déchets en cours de digestion . Or, on a pu établir, conformément à l'invention qu'un tel mélange intime, sur toute la longueur de la cuve de méthanisation présentait l'inconvénient d'inhiber et de perturber des réactions de dégradation 35 biologique des déchets en cours de digestion permettant le dégagement de biogaz et en outre de produire des sous produits pouvant s'avérer toxiques pour d'autres micro-organismes responsables d'autres réactions de dégradation.

Pour remédier à cet inconvénient, on a eu l'idée, conformément à l'invention d'équiper une cuve de méthanisation à sa partie interne, d'organes de brassage particuliers permettant d'obtenir, non pas un brassage uniforme des déchets en cours de digestion dans la totalité du volume de celle-ci, mais un brassage différent par zone de traitement permettant de garantir que les déchets soient constamment soumis à un brassage approprié à leur degré de digestion. La présente invention a par suite pour objet de proposer un dispositif de production de biogaz dans une cuve de méthanisation ainsi 1 0 équipée. Un tel dispositif de production de biogaz peut avantageusement correspondre à une petite unité du type dit « à la ferme » à la fois compacte et modulaire de façon à permettre d'en augmenter la capacité de traitement (donc la quantité de biogaz produit) et d'éviter ainsi d'avoir à 15 remplacer une unité existante. Le dispositif conforme à l'invention peut à titre d'exemple être monté dans des enceintes de type conteneur maritime avec un minimum de temps d'intervention. Plus précisément, l'invention concerne un dispositif de production de biogaz par digestion anaérobie à partir de déchets chargés en matières organiques dans une cuve de méthanisation de type susmentionné caractérisé en ce que cette cuve est équipée de moyens de brassage immergés dans les déchets en cours de digestion à sa partie interne et subdivisant cette cuve, dans le sens de déplacement de ces déchets en 25 quatre zones de traitement successives, à savoir : - une première zone de traitement équipée d'organes de poussée d'homogénéisation et de fractionnement des déchets, - une seconde zone de traitement équipée d'organes de brassage lent et par paquets des déchets sans mélange intime de ceux-ci, 30 - une troisième zone de traitement ou zone de repos, - une quatrième zone de traitement équipée d'organes d'aspiration de la fraction liquide des déchets et d'allongement du temps de séjour des fragments solides dans la cuve de méthanisation. Conformément à l'invention, dans la première zone de trai35 tement de la cuve de méthanisation qui est directement contigüe à l'ouverture d'entrée dans celle-ci, les déchets sont soumis à un brassage intermittent permettant de mélanger les déchets fraichement introduits, lors de chaque opération d'alimentation de la cuve et les déchets déjà en cours de digestion. Entre les opérations d'alimentation, ce brassage permet de favoriser la dispersion des micro-organismes pour accélérer le processus 5 de dégradation et de digestion des déchets. Dans cette première zone de traitement, les fragments solides sont parallèlement fractionnés de manière d'une part à augmenter la surface de contact des fragments solides déjà en cours de digestion avec la matière fraiche et d'autre part de réduire la dimension des fragments so- lo lidos de cette matière fraiche. Au niveau de la deuxième zone, les fragments solides et la fraction liquide des déchets en cours de digestion ne doivent pas être mélangés de manière trop intime pour garantir un échange de matière sans perturber les réactions biologiques permettant le dégagement du biogaz. 15 En effet, un brassage trop intense entrainerait un contact brusque de sous produits toxiques pouvant s'être formés en cours de digestion avec des micro-organismes qui y sont sensibles, et par suite une inhibition de la formation de biogaz. La présence de la zone de repos qui est située directement 20 en aval de la seconde zone de traitement est indispensable dans la mesure où elle permet la décantation des fragments solides des déchets en cours de digestion qui suivant leur densité, remontent en surface, restent en suspension dans la fraction liquide ou se rassemblent au fond de la cuve de méthanisation. 25 Il est ainsi possible de stabiliser le processus de digestion et d'éviter les blocages de celle-ci par effet d'inhibition par des sous produits toxiques. Au niveau de la quatrième zone de traitement qui est située directement en aval de la zone de repos et est contigüe à l'ouverture de 30 sortie de la cuve de méthanisation la fraction liquide des déchets en cours de digestion est aspirée directement vers cette ouverture tandis que les fragments solides dont la digestion est plus lente que celle des éléments dissouts ou en suspension dans la fraction liquide doit parcourir un chemin beaucoup plus long avant d'atteindre l'ouverture de sortie de la cuve 35 de méthanisation et donc passer plus de temps dans cette cuve. Ce découplage des temps de séjour de la fraction liquide et des fragments solides des déchets en cours de digestion dans la cuve de méthanisation correspond à une caractéristique essentielle de l'invention dans la mesure où il permet d'augmenter notablement le rendement de la production de biogaz. Parallèlement, du fait que le temps de séjour global des déchets dans la cuve de méthanisation n'est ainsi plus lié au temps nécessaire à la digestion des fragments solides, il est possible d'utiliser une cuve de méthanisation de plus faible volume pour un rendement identique. Une autre caractéristique essentielle de l'invention est liée au fait que les moyens de brassage permettent d'optimiser l'écoulement 10 des déchets en cours de digestion dans la cuve de méthanisation dans la mesure où ils sont poussés dans la première zone de traitement, au niveau de l'ouverture d'entrée, alors qu'ils sont aspirés vers l'ouverture de sortie, dans la quatrième zone de traitement. Selon une caractéristique préférentielle de l'invention, les 15 organes de poussée, d'homogénéisation et de fractionnement des déchets montés dans la première zone de traitement sont constitués par une double hélice à enroulements inversés mobile en rotation autour d'un premier arbre parallèle à l'axe de la cuve de méthanisation et entrainé à vitesse lente par un motoréducteur notamment monté à l'extérieur de la 20 Cuve . Le profil de cette double hélice a avantageusement une section rectangulaire tranchante à angle vif. La rotation de celle-ci permet d'imprimer à la matière fraiche introduite par l'ouverture d'entrée ainsi qu'aux déchets déjà en 25 cours de digestion dans la première zone de traitement un mouvement hélicoïdal de grande amplitude. Au cours de ce mouvement, l'une des faces de la section rectangulaire de l'un des enroulements de la double hélice pousse les déchets vers l'intérieur de la cuve de méthanisation tandis que l'autre face 30 les pousse vers l'extérieur de celle-ci, ce qui permet ainsi d'obtenir une homogénéisation particulièrement efficace. Parallèlement, au cours de la rotation de la double hélice, le profil tranchant de celle-ci permet de fractionner les fragments solides des déchets. 35 Selon l'invention, la double hélice est en outre avantageu- sement équipée d'équerres latérales positionnées perpendiculairement sur sa section et dont les branches sont asymétriques.

Ces équerres latérales qui sont de préférence positionnées tous les 60° sur les spires de la double hélice impriment des petits mouvements circulaires aux déchets, ce qui permet d'augmenter la qualité du brassage.

Selon une autre caractéristique de l'invention, les organes de brassage lent et par paquets des déchets en cours de digestion montés dans la seconde zone de traitement sont constitués par une roue à aubes mobile en rotation autour du premier arbre et équipée d'une série de pales longitudinales à profil plat orientées suivant un angle axial de préférence compris entre 25 et 30°. Les pales de cette roue à aubes, dont le nombre peut varier et qui ne sont pas orientées radialement permettent d'obtenir un brassage lent des déchets en cours de digestion, par paquets contenus dans l'espace séparant deux pales sans mélange intime de ces déchets et en évi15 tant au maximum les phénomènes de glissement le long de celles-ci. Plus précisément, la rotation de la roue à aubes permet d'une part de faire replonger au dessous de la surface de la fraction liquide, vers le centre du volume en cours de digestion les fragments solides de faible densité pouvant s'être rassemblés en une croute supérieure au 20 dessus de cette surface et d'autre part de remettre en suspension dans la fraction liquide les fragments solides pouvant s'être déposés au fond de la cuve de méthanisation. Selon une autre caractéristique préférentielle de l'invention, les organes d'aspiration de la fraction liquide et d'allongement du temps 25 de séjour des fragments solides dans la cuve de méthanisation sont constitués d'une part par deux hélices à pales radiales ayant un profil concave, à savoir, et dans le sens de déplacement des déchets en cours de digestion une première hélice à pales radiales et une seconde hélice à pales 30 radiales de plus grande dimension que la première, montées toutes deux mobiles en rotation autour d'un second arbre parallèle à l'axe de la cuve de méthanisation et entrainé par un moto réducteur à vitesse variable notamment monté à l'extérieur de cette cuve, et d'autre part par un tronc de cône monté co-axialement au second arbre 35 de façon à entourer les deux hélices à pales radiales et s'élargissant en direction de l'ouverture de sortie de la cuve de façon à entourer cette ouverture, tout en dégageant un espace libre au droit de celle-ci.

La vitesse ainsi que la séquence et la durée de fonctionnement du second arbre peuvent être similaires ou différentes de celles du premier arbre. A titre d'exemple, les deux hélices peuvent être équipées 5 chacune deux pales diamétralement opposées, chaque hélice étant positionnée à 90° par rapport à l'autre autour du second arbre. Le profil concave essentiellement en forme de sabre creux des hélices à pales radiales permet d'obtenir à la partie interne du tronc de cône un écoulement tourbillonnaire puissant de type vortex de nature à 10 aspirer les déchets en cours de digestion vers l'ouverture de sortie de la cuve de méthanisation. Plus précisément, l'hélice à pales radiales amont aspire la fraction liquide des déchets en cours de digestion située en face d'elle dans la troisième zone de traitement et la refoule vers l'hélice à pales ra- 15 diales aval, de plus grande dimension qui par effet vortex pousse cette fraction liquide contre l'extrémité de la cuve de méthanisation, vers l'ouverture de sortie de cette cuve. Du fait de la présence du tronc de cône, les fragments solides des déchets en cours de digestion rassemblés en surface ou au fond 20 de la cuve de méthanisation dans la troisième zone de traitement ne peuvent pas être aspirés directement par l'effet vortex consécutif à la mise en rotation des deux hélices à pales radiales. Les fragments solides flottants s'accumulent en particulier au dessus du tronc de cône avant de glisser vers l'amont en direction de la 25 troisième zone de traitement, de sorte qu'ils doivent parcourir un chemin beaucoup plus long que la fraction liquide avant d'atteindre l'ouverture de sortie de la cuve de méthanisation et donc, passent plus de temps dans cette cuve. Comme il a déjà été indiqué, il s'agit là d'un avantage essen30 Ciel du dispositif de production de biogaz conforme à l'invention dans la mesure où les fragments solides prennent plus de temps à être digérés que les éléments dissouts ou en suspension dans la fraction solide. Selon l'invention, l'ouverture d'entrée de la cuve de méthanisation est avantageusement équipée d'une trémie d'alimentation des dé-35 chefs à traiter qui débouche tangentiellement dans cette cuve. L'ouverture de sortie de cette cuve de méthanisation est quant à elle avantageusement positionnée à l'opposé de l'ouverture d'entrée de celle-ci et équipée d'une tubulure de sortie en col de cygne.

Conformément à l'invention, l'ouverture d'entrée et l'ouverture de sortie de la cuve de méthanisation sont positionnées de manière à maintenir un volume constant de ciel gazeux au dessus des déchets en cours de digestion.

La ou les ouverture(s) d'évacuation du biogaz dégagé per- mettent l'extraction de ce gaz tout en maintenant une pression minimale et constante de gaz à la partie interne de la cuve de méthanisation. La tubulure de sortie en col de cygne permet de réguler le niveau de déchets en cours de digestion à la partie interne de la cuve de 10 méthanisation par rapport au volume de matière fraiche entrant. En effet, du fait que le débit de l'hélice à pales radiales aval est plus important que le débit de digestat sortant par l'ouverture de sortie de la cuve de méthanisation, une partie en excès de la fraction liquide retourne vers la troisième zone de traitement en glissant le long de la paroi 15 interne du tronc de cône ; de plus, les turbulences créées au niveau de l'espace libre situé à la partie aval du tronc de cône, au droit de l'ouverture de sortie de la cuve de méthanisation provoquent le retour des fragments solides décantés et flottants de la quatrième zone de traitement vers la troisième zone de traitement. 20 Les caractéristiques du dispositif de production de biogaz qui fait l'objet de l'invention seront décrites plus en détail en se référant aux dessins non limitatifs annexés dans lesquels : la figure 1 est une coupe longitudinale schématique d'une cuve de méthanisation, 25 la figure 2 est une vue en perspective de la double hélice à enroule- ments inversés, les enroulements ayant été écartés pour plus de clarté, - la figure 2B est une coupe de la figure 2A selon l'axe AA, la figure 3 est une vue en perspective de la roue à aubes, la figure 4 est une vue en coupe de la partie aval de la cuve de méthani- 30 cation représentée sur la figure1 au niveau de la quatrième zone de trai- tement. Selon la figure 1, le dispositif de production de biogaz comporte essentiellement une cuve de méthanisation cylindrique 1 d'axe horizontal qui est fermée à ses deux extrémités par deux parois latérales 11, 35 12. Une première paroi latérale 11 de la cuve de méthanisation 1 est munie d'une ouverture d'entrée des déchets à traiter AE équipée d'une trémie d'alimentation 2 débouchant tangentiellement dans cette cuve 1. La seconde paroi latérale 12 de la cuve de méthanisation est munie d'une ouverture de sortie du résidu traité SD positionnée à l'opposé de l'ouverture d'entrée 2 et équipée d'une tubulure de sortie en col de cygne 3. La cuve de méthanisation 1 est également équipée de deux ouvertures d'évacuation du biogaz dégagé vers le ciel de cuve qui sont branchées sur deux canalisations 111 et 112. Une ouverture de vidange 113 est par ailleurs montée à la partie inférieure de la cuve 1 pour permettre une vidange totale de celle-ci. Le déplacement longitudinal des déchets en cours de digestion à la partie interne de la cuve de méthanisation 1 qui est schématisé par des flèches est assuré par la poussée du volume de déchets AE en- 15 trant par la trémie 2. Le trop plein s'écoule par effet de vases communicants par le col de cygne 3 qui sert de régulateur de niveau. Des moyens de brassage sont immergés dans les déchets en cours de digestion à la partie interne de la cuve de méthanisation 1. 20 Ces moyens de brassage dont la configuration particulière sera décrite plus en détail dans la suite de cet exposé permettent de subdiviser la cuve de méthanisation 1, dans le sens de déplacement des déchets en cours de digestion en quatre zones de traitement successives Z1, Z2, Z3 et Z4. 25 La première zone de traitement Z1 renferme une double hé- lice 7 assurant la poussée, l'homogénéisation et le fractionnement des déchets entrant par la trémie 2. La seconde zone de traitement Z2 renferme une roue à aubes assurant le brassage lent et par paquets des déchets en cours de 30 digestion provenant de la première zone de traitement Z 1 . La troisième zone de traitement Z3 n'est équipée d'aucun organe de traitement mécanique de façon à permettre la décantation des déchets en cours de digestion provenant de la seconde zone de traitement Z2, qui se séparent en fonction de leur densité. 35 La troisième zone de traitement Z3 renferme une fraction li- quide dans laquelle des éléments sont dissous ou en suspension ainsi que des fragments solides de faible densité flottant sur celle-ci et des frag- monts solides de forte densité rassemblés au fond de la cuve de méthanisation1. La quatrième zone de traitement Z4 renferme quant à elle deux hélices à pales radiales 20 et 21 ainsi qu'un tronc de cône 13 entou5 rant ces hélices, dont la fonction consiste à aspirer la fraction liquide vers la tubulure de sortie en col de cygne 3 tout en allongeant le temps de séjour des fragments solides dans la cuve de méthanisation 1. Selon la figure 1, la double hélice 7 est mobile en rotation autour d'un premier arbre 4 d'axe ZZ parallèle à la l'axe de la cuve de me-i 0 thanisation 1, et entrainé à vitesse lente par un motoréducteur 5 monté à l'extérieur de la cuve de méthanisation. L'extrémité opposée du premier arbre 4 repose sur un palier étanche 6. Selon la figure 2, la double hélice 7 est constituée de deux 15 enroulements inversés dont les points de départ sur la circonférence des spires sont diamétralement opposés. Selon les figures 2, 2A et 2B la double hélice 7 présente une section 77 de forme rectangulaire dont le bord extérieur est biseauté à angle vif. 20 En cours de rotation, l'une des faces de la section rectangu- laire 77 de l'un des enroulements de la double hélice 7 pousse les déchets en cours de digestion vers l'intérieur de la cuve de méthanisation 1 tandis que l'autre les pousse vers l'extérieur de celle-ci. Selon les figures 2, 2A et 2B, les faces de la double hélice 7 25 sont équipées d'équerres latérales 777 positionnées tous les 60° sur les spires de celle-ci perpendiculairement sur sa section rectangulaire 77 ; les branches de ces équerres latérales 777 sont asymétriques, la branche la plus longue étant orientée suivant l'axe de la double hélice 7. Selon les figures 1 et 3, la roue à aubes 8 est elle aussi 30 montée mobile en rotation sur le premier arbre 4 en aval de la double hélice 7 dans le sens de déplacement des déchets en cours de digestion. Cette roue à aubes 8 comporte deux supports annulaires transversaux 888 reliés par un axe creux et entre lesquels sont montées une série de pales longitudinales à profil plat 88 non pas radiales mais 35 inclinées suivant un angle de l'ordre de 25 à 30°. Selon les figures 1 et 4, les deux hélices à pales radiales 20, 21 sont montées mobiles en rotation autour d'un second arbre 14 d'axe YY parallèle lui aussi à l'axe de la cuve de méthanisation 1 et entrainé par un motoréducteur à vitesse variable 15 monté à l'extérieur de cette cuve. Le second arbre 14 est supporté à son extrémité par un palier étanche 16.

Les pales des deux hélices à pales radiales 20, 21 ont un profil concave ayant la forme d'un sabre creux et sont respectivement décalées de 90° d'une hélice à l'autre. La première hélice à pales radiales 21 située en amont dans le sens de déplacement des déchets en cours de digestion a une dimension 10 plus petite que celle de la seconde hélice à pales radiales située en aval de celle-ci. Le tronc de cône 13 est monté co-axialement au second arbre 14 et entoure les deux hélices à pales radiales 20, 21. Ce tronc de cône 13 qui s'élargit en direction de la paroi la-15 térale aval 12 de la cuve de méthanisation 1 n'est pas appliqué contre cette paroi de façon à dégager un espace libre au droit de celle-ci. Les turbulences crées à la partie inférieure 133 et à la partie supérieure 134 de cet espace libre permettent en particulier le passage des fragments solides lourds et légers des déchets en cours de digestion de 20 la quatrième zone de traitement vers la troisième zone de traitement. L'ouverture de sortie du digestat SD vers la tubulure en col de cygne 3 est située en regard de la partie interne du tronc de cône 13. Comme il a déjà été indiqué, ce tronc de cône 13 coopère avec les hélices à pales radiales 20, 21 pour découpler les temps de séjour 25 de la fraction liquide et des fragments solides des déchets en cours de digestion dans la cuve de méthanisation 1 du fait que les fragments solides doivent parcourir, en plus de la longueur de cette cuve deux fois la longueur du tronc de cône 13. A titre d'exemple, lorsque la fraction liquide doit parcourir 30 une longueur 100, les fragments solides doivent parcourir une longueur 145 ce qui se traduit en temps de séjour par 20 jours pour la fraction liquide et 29 jours pour les fragments solides. Par ailleurs les paliers 6, 16 supportant le premier arbre 4 et le second arbre 14 sont équipés de sondes de mesure et des organes de 35 prélèvement sont disposés le long de la cuve de méthanisation I. Ces différents organes permettent de contrôler l'évolution de la production de biogaz qui est directement liée à la composition des matières entrantes AE.

Il est à noter que la mesure la plus pertinente pour le contrôle de l'avancement de la digestion est le potentiel bio-methanogène (AMP), la mesure de la DCO et le taux de matières volatiles (MV).5 NOMENCLATURE 1. Cuve de méthanisation 2. Trémie d'alimentation 3. Tubulure de sortie en col de cygne 4. Premier arbre 5. Motoréducteur 6. Support de palier 7. Double hélice à enroulements inversés 8. Roue à aubes 11. Paroi de fermeture 12. Paroi de fermeture 13. Tronc de cône 14. Second arbre 15. Motoréducteur à vitesse variable 16. Palier étanche / Support de palier 20. Hélice à pales radiales 21. Hélice à pales radiales 77. Section rectangulaire de la double hélice 88. Pales longitudinales à profil plat 111. Canalisation 112. Canalisation 113. Ouverture de vidange 133. Partie inférieure de l'espace libre 134. Partie supérieure de l'espace libre 777. Equerres latérales 888. Supports AE. Déchets à traiter SD. Résidu traité Z1. Première zone de traitement Z2. Seconde zone de traitement Z3. Troisième zone de traitement Z4. Quatrième zone de traitement

Claims (1)

1. REVENDICATIONS1°) Dispositif de production de biogaz à partir de déchets chargés en matières organiques, notamment constitués par une fraction liquide et par des fragments solides dans une cuve de méthanisation (1) essentiellement 5 cylindrique fermée d'axe horizontal comportant : - une ouverture d'entrée des déchets à traiter (AE) située à l'une des extrémités de la cuve ou première extrémité, - une ouverture de sortie du résidu traité ou digestat (SD) par effet de vases communicants située à l'extrémité opposée de la cuve (1) ou se- l() conde extrémité, - au moins une ouverture d'évacuation du biogaz dégagé vers la partie supérieure de la cuve (1) ou ciel de cuve, ainsi que - des moyens de brassage des déchets en cours de digestion à la partie interne de la cuve (1), au cours de leur déplacement longitudinal entre 15 l'ouverture d'entrée et l'ouverture de sortie de celle-ci, caractérisé en ce que les moyens de brassage sont immergés dans les déchets en cours de digestion à la partie interne de la cuve de méthanisation (1) et subdivisent cette cuve, dans le sens de déplacement de ces déchets, en quatre zones 20 de traitement successives (Z1, Z2, Z3, Z4), à savoir : - une première zone de traitement (Z1) équipée d'organes de poussée d'homogénéisation et de fractionnement des déchets, - une seconde zone de traitement (Z2) équipée d'organes de brassage lent et par paquets des déchets, sans mélange intime de ceux-ci, 25 - une troisième zone de traitement ou zone de repos (Z3) permettant la décantation des fragments solides des déchets qui, suivant leur densité remontent en surface, restent en suspension dans la fraction liquide ou se rassemblent au fond de la cuve de méthanisation (1) et - une quatrième zone de traitement (Z4) équipée d'organes d'aspiration de 30 la fraction liquide des déchets et d'allongement du temps de séjour des fragments solides dans la cuve de méthanisation (1). 2°) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que 35 les organes de poussée, d'homogénéisation et de fractionnement des déchets sont constitués par une double hélice à enroulements inversés (7) mobile en rotation autour d'un premier arbre (4) parallèle à l'axe de la cuve de méthanisation et entrainé à vitesse lente par un motoréducteur(5), le profil de cette double hélice (7) ayant une section rectangulaire tranchante (77) à angle vif. 3°) Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la double hélice (7) est équipée d'équerres latérales (777) positionnées perpendiculairement sur sa section (77) et dont les branches sont asymétriques. 4°) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les organes de brassage lent et par paquets des déchets en cours de digestion sont constitués par une roue à aubes (8) mobile en rotation autour du premier arbre (4) et équipée d'une série de pales longitudinales à profil plat (88) orientées suivant un angle axial de préférence compris entre 25 et 30°. 5°) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les organes d'aspiration de la fraction liquide et d'allongement du temps de séjour des fragments solides dans la cuve de méthanisation (1) sont constitués : d'une part par deux hélices à pales radiales (20, 21) ayant un profil concave, à savoir et dans le sens de déplacement des déchets en cours de digestion une première hélice à pales radiales (20) et une seconde hélice à pales radiales (21) de plus grande dimension que la première, montées toutes deux mobiles en rotation autour d'un second arbre (14) parallèle à l'axe de la cuve de méthanisation (1) et entrainées par un motoréducteur à vitesse (13) variable, et d'autre part par un tronc de cône (1.3) monté co-axialement au second arbre (14) de façon à entourer les deux hélices à pales radiales (20, 21) et s'élargissant en direction de l'ouverture de sortie de la cuve de méthanisation de façon à entourer cette ouverture, tout en dégageant un espace libre au droit de celle-ci.6°) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'ouverture d'entrée de la cuve de méthanisation (1) est équipée d'une trémie d'alimentation (2) des déchets à traiter débouchant tangentiellement 5 dans cette cuve. 7°) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'ouverture de sortie de la cuve de méthanisation (1) est positionnée à 10 l'opposé de l'ouverture d'entrée de celle-ci et est équipée d'une tubulure de sortie en col de cygne (3). 8°) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que 15 la cuve de méthanisation (1) est équipée d'une ouverture de vidange (113) à sa partie inférieure.