FR2994175A1

FR2994175A1 - Digesteur anaerobie infiniment melange

Info

Publication number: FR2994175A1
Application number: FR1257438A
Authority: FR
Inventors: Regis Janvier
Original assignee: ODIPURE
Current assignee: ODIPURE
Priority date: 2012-07-31
Filing date: 2012-07-31
Publication date: 2014-02-07
Anticipated expiration: 2032-07-31
Also published as: FR2994175B1

Abstract

La présente invention se situe dans le domaine technique du traitement des effluents aptes à subir une méthanisation par voie liquide, et concerne un digesteur anaérobie infiniment mélangé. Selon l'invention, le digesteur (100) est composé d'une cuve (101) comportant un fond (108) et une paroi latérale circulaire (103), d'un réservoir (104) de stockage du gaz produit par la digestion surmontant la cuve (101) et d'un plancher (110) séparant la cuve (101) dudit réservoir (104), caractérisé en ce que la cuve (101) comporte une isolation intérieure composée d'une couche de mousse isolante en polyuréthane (113) recouvrant le fond (108) et la face intérieure (1031) de la paroi latérale (103) et d'un revêtement (114) en matériau étanche aux liquides recouvrant la couche de mousse isolante (113).

Description

La présente invention se situe dans le domaine technique du traitement des effluents, plus spécifiquement du traitement des effluents aptes à subir une méthanisation par voie liquide, et concerne ainsi un digesteur anaérobie infiniment mélangé.

La méthanisation, ou digestion anaérobie, est la décomposition par des microorganismes, en l'absence d'oxygène, de la matière organique contenue dans des effluents à traiter. Cette décomposition de la matière organique aboutit au dégagement de gaz, principalement du méthane. La digestion anaérobie par voie liquide des effluents, c'est-à-dire des effluents contenant au maximum 12% de matière sèche, tels que des boues de stations d'épuration, des effluents industriels ou agricoles, se déroule à l'intérieur de grandes cuves en acier vitrifié, ou en béton, hermétiquement closes et à l'intérieur desquelles sont prévus des systèmes d'agitation ou de brassage des effluents et des systèmes de régulation de la température. Une isolation extérieure des parois du digesteur est généralement mise en place. Un pilier central est prévu pour maintenir un plancher servant d'isolant thermique et de séparation entre la cuve et un réservoir de stockage du gaz produit. Le réservoir de stockage du gaz produit est fermé à l'aide d'une bâche étanche au gaz. La digestion en condition anaérobie n'étant pas exothermique, le digesteur doit être chauffé et isolé de manière homogène sans apparition de ponts thermiques. Les digesteurs proposés dans l'état de la technique ne permettent pas de garantir une isolation optimum, notamment une isolation interne. De plus, leur installation, notamment dans le cas d'un digesteur en béton, est relativement longue. En outre, pour un bon fonctionnement des procédés de méthanisation et la longévité des installations, il est essentiel que les parois du digesteur soient à la fois isolées et protégées de la corrosion. Le but de la présente invention est de proposer un digesteur anaérobie pour effluents aptes à subir un procédé de méthanisation en phase liquide qui soit simple et rapide à installer, et qui présente une isolation thermique optimale sans ponts thermiques ainsi qu'une bonne protection contre la corrosion. A cet effet, l'invention concerne un digesteur anaérobie infiniment mélangé du type composé d'une cuve comportant un fond et une paroi latérale circulaire, d'un réservoir de stockage du gaz produit par la digestion, ledit réservoir surmontant la cuve, et d'un plancher séparant la cuve dudit réservoir. Le digesteur selon l'invention se caractérise en ce que la cuve comporte une isolation intérieure composée d'une couche de mousse isolante en polyuréthane recouvrant à la fois le fond et la face interne de la paroi latérale et d'un revêtement en matériau étanche aux liquides recouvrant la couche de mousse isolante.

Au sens de l'invention, on entend par effluents aptes à subir un procédé de méthanisation en phase liquide, des effluents dont le taux de matière sèche totale est au maximum de 12 %, ou encore des effluents aptes à être pompés, tels que des boues de stations d'épuration, des effluents industriels ou agricoles. La couche de mousse en polyuréthane recouvre la totalité de la surface de la face intérieure de la paroi latérale de la cuve ainsi que du fond. Cette couche assure l'isolation thermique interne de la cuve. Cette couche est elle-même entièrement recouverte d'un revêtement en matériau étanche aux liquides, du type liner de piscine, qui s'étend ainsi d'un sommet, ou bord, de la paroi latérale de la cuve à un autre sommet de cette paroi en passant par le fond. Ce revêtement assure l'étanchéité de la cuve ainsi que la protection contre la corrosion de la paroi. L'installation se fait rapidement, en trois semaines environ. Il s'en suit une faible nuisance pour le propriétaire des lieux sur lesquels se déroule l'installation et un coût non excessif. A titre d'exemple, le digesteur selon l'invention coûte environ 25 % moins cher qu'un digesteur dont la cuve est entièrement composée de béton.

Selon un mode de réalisation, le fond de la cuve est composé d'une dalle de béton. Selon un mode de réalisation de l'invention, la paroi latérale circulaire est en acier galvanisé et est recouverte sur sa face extérieure de peinture époxy ou polyuréthane. Cette peinture assure la protection anticorrosion de la face extérieure de la paroi latérale de la cuve. Une peinture époxy est composée d'une base contenant un liant polymère époxy et d'un durcisseur. Son application est relativement difficile et son séchage relativement long. Ainsi, l'invention permet de s'affranchir de l'utilisation d'une telle peinture sur la face intérieure de la paroi de la cuve. Selon un mode de réalisation de l'invention, le plancher est flottant.

Par « flottant » au sens de l'invention on entend qui est apte à flotter à la surface d'un liquide, tel que de l'eau ou un effluent, contenu à l'intérieur de la cuve. Préférentiellement, le plancher est composé d'au moins un élément, tel qu'une plaque, en matériau isolant thermiquement, par exemple en polyuréthane et/ou polyester, équipé d'un ou de plusieurs flotteurs. Avantageusement, les bords du plancher sont apposés contre le revêtement en matériau étanche aux liquides recouvrant la couche de mousse isolante de manière à garantir une bonne isolation thermique entre la cuve et le réservoir de gaz. Selon un autre mode de réalisation de l'invention, le plancher flottant est constitué d'une ou de plusieurs plaques en matériau isolant prises en sandwich dans une membrane souple, telle qu'une bâche en PVC. Dans les digesteurs de l'état de la technique, les planchers sont fixés sur un pilier central reposant sur le fond de la cuve. La solution proposée par l'invention facilite grandement l'installation du digesteur en supprimant la mise en place d'un tel pilier central. Selon l'invention, le digesteur comporte une couverture étanche au gaz et élastique s'étendant au-dessus du plancher de manière à délimiter et à fermer le réservoir de stockage. Avantageusement, la couverture étanche au gaz et élastique est en éthylène-15 propylène-diène monomère ou EPDM. Selon un mode de réalisation, le digesteur comporte une isolation extérieure recouvrant la face extérieure de la paroi latérale de la cuve et par exemple composée de laine de roche ou équivalent. Avantageusement, le digesteur comporte dans la cuve un système de chauffage 20 et un système d'agitation de l'effluent à digérer ou tout autre dispositif utilisé habituellement dans un tel digesteur et permettant le bon déroulement de la méthanisation. L'homme du métier connaît bien les dispositifs d'agitation et de chauffage utilisés habituellement dans ce type de digesteur et saura sans difficultés les adapter à un digesteur selon l'invention. A titre d'exemple, le système de chauffage 25 est constitué d'un serpentin en matières souples (type PER) qui sera fixé sur le revêtement en matériau étanche aux liquides recouvrant la couche de mousse de polyuréthane par des soudures de type "passant de ceinture". Selon un mode de réalisation de l'invention, le système d'agitation est un agitateur flottant, pouvant être solidaire du plancher. 30 Dans une autre variante de l'invention, un système d'agitation à l'aide de pâles rotatives peut être utilisé pour organiser un brassage mécanique constant de la matière. Selon un mode de réalisation avantageux, la couverture étanche au gaz s'étendant au-dessus dudit plancher comporte des trappes d'accès prévues pour accéder à des éléments de maintenance que comporte ledit digesteur, lesdites trappes étant munies de jupes. Les trappes de visites permettent d'intervenir sur la maintenance du digesteur sans arrêter le procédé de méthanisation, grâce aux jupes prévues pour maintenir l'étanchéité. Selon un mode de réalisation également avantageux, les bords de la couverture étanche au gaz sont fixés sur le plancher flottant et se prolongent jusque dans la cuve. Les caractéristiques de l'invention mentionnées ci-dessus, ainsi que d'autres, apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d'exemples de réalisation, ladite description étant faite en relation avec les dessins joints, parmi lesquels : La Fig. 1 représente une vue de l'extérieur d'un digesteur selon un mode de réalisation de l'invention, La Fig. 2 représente une vue de l'intérieur d'un digesteur selon un mode de réalisation de l'invention, La Fig. 3 représente une vue détaillée en coupe transversale d'une zone (SEL) incluant la paroi d'un digesteur selon un mode de réalisation de l'invention. En lien avec la Fig. 1 est illustré un digesteur infiniment mélangé 100 fonctionnant en conditions anaérobies pour la mise en oeuvre de procédés de méthanisation. Le digesteur 100 comporte une cuve 101 reposant sur une dalle en béton 102 servant de fond 108, et d'une paroi latérale circulaire 103 qui est dans ce mode de réalisation une tôle ondulée en acier galvanisé. La paroi latérale 103 peut être d'un seul tenant ou encore composée par l'assemblage de plusieurs éléments de parois mises bout à bout jusqu'à former une paroi circulaire de dimensions souhaitées. Au-dessus de la cuve 100 se trouve un réservoir 104 pour le gaz produit par la décomposition de la matière organique. Ce réservoir 104 est encore appelé gazomètre. Une vanne d'entrée 105 pour l'admission à l'intérieur de la cuve 100 de l'effluent, ou substrat, devant subir le procédé de méthanisation ainsi qu'une vanne de sortie 106 pour l'évacuation du digestat à l'issue du procédé sont en outre prévues, de manière classique.

En lien avec la Fig. 2 est maintenant illustré plus en détail l'intérieur de la cuve 101. La cuve 101 comprend un dispositif de chauffage prévu pour maintenir une température à l'intérieur de la cuve aux alentours de 37°C. Un tel dispositif est par exemple composé d'un serpentin courant le long de la face intérieure 1031 de la paroi 103 et/ou du fond 108 de la cuve 101. Tout dispositif de chauffage couramment utilisé dans un digesteur anaérobie peut être utilisé dans le cadre de l'invention. Un dispositif d'agitation 109 de la matière organique est également prévu. Il s'agit ici d'un dispositif équipé de pâles rotatives. Tout dispositif de malaxage, mécanique ou hydraulique, couramment utilisé dans un digesteur anaérobie peut être utilisé dans le cadre de l'invention. Un plancher flottant 110 sépare la cuve 101 du réservoir de stockage 104. Le plancher flottant est composé d'au moins un élément 1101, tel qu'une plaque en matériau isolant, par exemple en polyuréthane et polyester, monté sur un ou plusieurs flotteurs 1102. De ce fait, le plancher 110 est relativement léger tout en présentant une solidité accrue du fait de ces multiples points d'appui représentés par les flotteurs 1102 à la surface de l'effluent comme décrit dans ce qui suit. Le réservoir est fermé par une couverture étanche au gaz et élastique 111 s'étendant au-dessus du plancher 110. Elle est fixée au plancher flottant 110 par ses bords 113, lesquels se prolongent dans la cuve 101 jusqu'à plonger sous la surface S de l'effluent à traiter, par exemple à une profondeur de 20 cm environ, ce qui assure l'étanchéité au gaz (Figs. 2 et 3). Elle est, en outre, réalisée en éthylène-propylènediène monomère ou EPDM. La couverture 111 comporte avantageusement des trappes d'accès 1111 munies 20 de jupes et prévues pour accéder à des éléments de maintenance que comporte le digesteur 100. La Fig. 3 illustre en détail une zone, indiquée SEL sur la Fig. 2, englobant la paroi latérale 103 et, de ce fait, l'isolation intérieure de la cuve 101. La face intérieure 1031 de la paroi 103 ainsi que le fond 108 sont entièrement recouverts d'une couche 25 de mousse en polyuréthane 113. Celle-ci assure l'isolation thermique intérieure, sans pont thermique. La couche de mousse en polyuréthane 113 est elle-même entièrement recouverte par un revêtement en matériau étanche aux liquides 114. Le revêtement est composé de matière plastique PVC et peut être comparé à un liner utilisé pour l'étanchéité des 30 piscines. Le revêtement 114 s'étend d'un bord, ou sommet, 103a de la paroi 103 à un autre 103b. Il assure l'étanchéité de la cuve 101 et la protection contre la corrosion de la paroi 103, en particulier de la face intérieure 1031. Il est fixé par exemple par cerclage ou par un profilé.

La face extérieure 1032 de la paroi latérale 103 est recouverte d'une peinture époxy ou polyuréthane. Elle est en outre recouverte par un isolant externe 115, qui peut être de la laine de verre ou d'autres isolants aux propriétés équivalentes, lui-même recouvert par un revêtement externe 116 par exemple constitué d'un bardage bois ou acier. La construction du digesteur 100 se réalise comme suit. La dalle de béton 102 est d'abord coulée puis la paroi latérale 103, ou les éléments de la paroi 103, sont installés. Les vanne d'entrée 105 et vanne de sortie 106 sont installées. La couche de mousse en polyuréthane (PU) 113 est appliquée par simple projection. Le revêtement 114 est appliqué par dessus la couche de mousse en PU 113. Les dispositifs de chauffage 107 et d'agitation 109 et tout autre dispositif nécessaire au fonctionnement ou à la maintenance du digesteur 100 sont installés. Les éléments 1101 du plancher flottant 110 sont assemblés les uns aux autres puis fixés sur les flotteurs 112. L'assemblage du plancher flottant 110 a lieu à l'intérieur de la cuve 101. La mise en eau ou en effluent est effectuée et permet l'élévation du plancher flottant 110 à la surface du liquide. Les bords du plancher flottant 110 sont apposés contre le revêtement 114 et donc indirectement contre la paroi latérale 103, comme cela est visible sur la Fig. 3, de manière à garantir une isolation thermique dans le haut de la cuve 101. La couverture 111 est ensuite posée de manière à fermer le digesteur 100 et fixée sur le pourtour du plancher flottant 110. La mise en route du fonctionnement du digesteur est alors réalisée. Une telle installation est réalisée en trois semaines environ. L'assemblage des différents éléments composant le digesteur est simple et peut être standardisé. Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux exemples et modes de réalisation décrits et représentés, mais elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles à l'homme de l'art.

Claims

REVENDICATIONS1) Digesteur anaérobie infiniment mélangé (100) composé d'une cuve (101) comportant un fond (108) et une paroi latérale circulaire (103), d'un réservoir (104) de stockage du gaz produit par la digestion surmontant la cuve (101) et d'un plancher (110) séparant la cuve (101) dudit réservoir (104), caractérisé en ce que la cuve (101) comporte une isolation intérieure composée d'une couche de mousse isolante en polyuréthane (113) recouvrant le fond (108) et la face intérieure (1031) de la paroi latérale (103) et d'un revêtement (114) en matériau étanche aux liquides recouvrant la couche de mousse isolante (113).
2) Digesteur (100) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le fond (108) de la cuve (101) est composé d'une dalle de béton (102).
3) Digesteur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la paroi circulaire (103) est en acier galvanisé recouverte sur sa face extérieure (1032) de peinture époxy.
4) Digesteur (100) selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le plancher (110) est apte à flotter sur un liquide que contient la cuve.
5) Digesteur (100) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le plancher (110) est composé d'au moins un élément (1101), tel qu'une plaque en matériau isolant thermiquement, par exemple en polyuréthane et polyester, équipée d'un ou de plusieurs flotteurs (112).
6) Digesteur (100) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le plancher (110) est composé d'une ou de plusieurs plaques en matériau isolant 25 thermiquement prises en sandwich dans une membrane souple et étanche.
7) Digesteur (100) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte une couverture (111) étanche au gaz et élastique s'étendant au-dessus dudit plancher (110) de manière à délimiter et à fermer le réservoir de stockage (104).
8) Digesteur (100) selon la revendication 5, caractérisé en ce que la couverture 30 (111) étanche au gaz et élastique est en éthylène-propylène-diène monomère ou EPDM.
9) Digesteur (100) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte une isolation extérieure (115) recouvrant la face extérieure (1032) de ladite cuve (101) et par exemple composée de laine de roche ou équivalent.
10) Digesteur (100) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte dans la cuve (101) un système de chauffage (107) et un système d'agitation (109) de l'effluent à traiter.
11) Digesteur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit système d'agitation (109) est flottant.
12) Digesteur (100) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la couverture (111) étanche au gaz et élastique s'étendant au-dessus dudit plancher (110) comporte des trappes d'accès (1111) prévues pour accéder à des éléments de maintenance que comporte ledit digesteur (100), lesdites trappes (1111) étant munies de jupes.
13) Digesteur (100) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les bords de la couverture (111) étanche au gaz sont fixés sur le plancher flottant (110) et s'étendent jusque dans la cuve (101).