WO2024057244A1 - Amélioration d'une installation et d'un procédé de traitement séquentiel de déchets contenant des matières organiques en vue de leur valorisation biologique, energie et matière - Google Patents

Amélioration d'une installation et d'un procédé de traitement séquentiel de déchets contenant des matières organiques en vue de leur valorisation biologique, energie et matière Download PDF

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WO2024057244A1
WO2024057244A1 PCT/IB2023/059117 IB2023059117W WO2024057244A1 WO 2024057244 A1 WO2024057244 A1 WO 2024057244A1 IB 2023059117 W IB2023059117 W IB 2023059117W WO 2024057244 A1 WO2024057244 A1 WO 2024057244A1
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liquid
compartment
waste
gas
mass
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PCT/IB2023/059117
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Gabriel PASTRE
Frédéric PASTRE
Loïc FERNANDEZ
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Tanaga Energies
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C12M41/00—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation
    • C12M41/44—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation of volume or liquid level

Definitions

  • the invention relates to a waste treatment installation as well as a method for implementing this installation.
  • the invention aims at the treatment and recovery of any solid, non-toxic waste containing organic materials.
  • the main source of such waste is the collection of household waste and waste known as plant waste or green waste, generated by agriculture or the maintenance of green spaces.
  • the installation described in DI is a solid waste methanization installation allowing the production of biogas; the latter constitutes a renewable energy whose energy potential is high since it contains a substantial fraction of methane and whose carbon footprint is very favorable.
  • Anaerobic digestion results from the action of certain groups of interacting microbial microorganisms constituting a food web. We classically distinguish four successive phases: hydrolysis, acidogenesis, acetogenesis and methanogenesis.
  • the substrates resulting from the hydrolysis phase are used during the acidogenesis phase by so-called acidogenic microbial species, which will produce alcohols and organic acids, as well as hydrogen (H2) and carbon dioxide (C02). This phase is 30 to 40 times faster than hydrolysis.
  • acetogenesis allows the transformation of the various compounds resulting from the acidogenesis phase into direct precursors of methane: acetate, carbon dioxide and hydrogen.
  • methane acetate, carbon dioxide and hydrogen.
  • acetogenic bacteria There are two groups of acetogenic bacteria:
  • OHPA Optaerobic Hydrogen Producing Acetogens
  • They are capable of producing acetate and H2 from reduced metabolites resulting from acidogenesis such as propionate and butyrate.
  • acidogenesis such as propionate and butyrate.
  • the accumulation of hydrogen leads to the cessation of acetogenesis by OHPA bacteria. This implies the need for constant elimination of the hydrogen produced. This elimination can be achieved through the syntrophic association of these bacteria with hydrogenophilic microorganisms.
  • Non-syntrophic acetogenic bacteria whose metabolism is mainly oriented towards the production of acetate. They thrive in environments rich in carbon dioxide. “Homoacetogenic” bacteria are part of this group, they use hydrogen and carbon dioxide to produce acetate. They do not seem to compete for hydrogen with hydrogenophilic methanogenic Archaea and are present in much lower quantities in anaerobic biotopes.
  • the methanogenesis phase is carried out by strict anaerobic microorganisms which belong to the Archaea domain. This last step results in the production of methane. It is carried out by two possible routes: one from hydrogen and carbon dioxide by so-called hydrogenotrophic species, and the other from acetate by acetophilic species (also called acetoclasts). Their growth rate is lower than that of acid-forming bacteria.
  • the present invention aims to improve the DI installation and process by optimizing the yield of biogas production, and more particularly by optimizing the implementation of at least one of the phases of the methanization process.
  • the invention proposes an installation for processing solid waste containing fermentable organic materials to produce gas and recover the gas produced, installation comprising:
  • each compartment comprising peripheral walls and a bottom together defining an interior volume (Vint) adapted to receive waste to be treated, a waste admission opening and a liquid accumulation zone coming from at least in part of the decomposition of organic matter, - at least one cover suitable for covering and closing at least one compartment in a gas- and liquid-tight manner,
  • liquid injection means adapted to bring liquid into the interior volume of at least one compartment.
  • the installation according to the invention is characterized in that the liquid injection means are configured to introduce into the interior volume of an active bioreactor compartment containing a mass of waste to be treated, at at least a predefined instant, a volume VI of liquid greater than a minimum volume Vlmin of liquid capable of saturating the upper layers of the solid waste mass with liquid.
  • the invention also proposes a method of implementing the installation described above, a method comprising, for an active bioreactor compartment:
  • a covering step consisting of placing a gas- and liquid-tight cover (20) above the waste mass so as to make the active bioreactor compartment substantially waterproof
  • the method according to the invention is characterized in that the liquid injection step consists of introducing a volume VI of liquid greater than a minimum volume Vlmin of liquid capable of saturating the upper layers of the solid waste mass with liquid.
  • the invention thus proposes to use liquid injection means adapted to introduce into the waste mass large quantities of liquid, sufficient to saturate the upper layers of the solid waste mass with liquid, that is to say to fill all the interstitial voids between the solid waste, even if the solid waste is of great heterogeneity in terms of shapes, dimensions, nature, humidity level, particle size, porosity, surface condition, etc.
  • Liquid saturation of the upper layers allows optimized distribution of the liquid over the entire surface of the upper layers then homogeneous humidification of the waste mass when the liquid descends by gravity into the mass.
  • Liquid saturation of the upper layers also prevents the formation in the mass of liquid flow paths carrying the liquid too quickly by gravity towards the bottom of the compartment and preventing the diffusion of the liquid over the entire surface of the upper layers of the mass. Liquid saturation thus makes it possible to obtain a homogeneous humidity level in the layers. higher and more generally in all layers of the massif in the barrel and as the liquid flows, leading to progress of the methanization as homogeneous as possible over the entire massif.
  • saturation injection accelerates the hydrolysis phase which takes place at generally more homogeneous speeds although different depending on the bioaccessibility of the components of the solid organic matter treated.
  • Figure 1 is a perspective view illustrating an installation according to the invention
  • Figure 2 is a top view of the installation of Figure 1,
  • Figure 3 is a perspective view of a compartment of the installation of Figures 1 and 2 illustrating the gas capture means
  • Figure 3 is a perspective view of a compartment of the installation of Figures 1 and 2 illustrating the gas capture means equipping said compartment,
  • Figure 4 is a perspective view of a compartment of the installation of Figures 1 and 2 illustrating the liquid circulation means equipping said compartment,
  • Figure 5 is a sectional view of the compartment of Figures 3 and 4, along the line V-V shown in Figure 2,
  • Figure 6 is a perspective view of the compartment of Figure 5, at a different angle from Figures 3 and 4, with cutaways along the line V-V,
  • Figure 7 is a schematic representation of the circulation of liquid flows in an installation according to the invention.
  • liquid extraction means liquid extraction means
  • Solid waste is, for example, household waste, agricultural by-products, waste from the chemical or agri-food industries.
  • An installation according to the invention essentially comprises at least one compartment, at least one cover, gas capture means and liquid injection means.
  • the installation according to the invention essentially comprises a common functional space 1, placed centrally, and several compartments extending radially from this common functional space. More precisely, the common functional space 1 is hollow and has a polygonal shape, seen from above. It rests on a base 2, also polygonal which has radial dimensions greater than those of this space.
  • the number of sides of the functional space corresponds to the number of compartments with which the installation is provided.
  • Each peripheral wall IA to 1F of the functional space corresponding to one side of the latter, forms a first side wall of a respective compartment. From each corner of the functional space, namely each intersection between two consecutive sides, a respective radial wall 3A to 3F extends outwards.
  • a compartment includes a bottom 10; the bottom 10 and the walls of a compartment together delimit on the one hand an interior volume Vint adapted to receive the waste to be treated and on the other hand a zone Z in which the liquid accumulates by gravity.
  • an installation according to the invention comprises a single compartment.
  • the installation according to the invention comprises six waste reception and treatment compartments, which are assigned references 4A to 4F.
  • a different number of compartments can be provided, in particular between 4 and 6.
  • An installation comprising several compartments is more efficient.
  • the compartments are used and work staggered in time relative to each other. Thus, as soon as one compartment is full, it is possible to fill a second compartment as the waste is collected, without waiting for the previous compartment to have been emptied after digestion.
  • the cover 20 is adapted to selectively cover the interior volume of one or other of the above compartments in a gas- and liquid-tight manner, depending on the progress of the waste treatment process.
  • a cover is shown as an example in compartment 4E (full and covered) in Figures 1 and 2.
  • the number of covers 20 (at least one) of the installation depends on the number of compartments. Details on the choice of the number of compartments, on the concrete construction and dimensions of the compartments, on the number of covers 20, on the concrete construction and fixing of a cover 20 can be found in document Dl, page 10 line 4 on page 14, line 14.
  • the collection means fitted to the installation according to the invention make it possible to extract, out of each compartment, the gas released by the waste during its treatment. These collection means are more particularly visible in Figures 5 and 6, as well as in Figure 3 where the liquid injection means are however not shown, for the sake of clarity.
  • the collection means comprise a collector 33, a collection pump 34 and, in each compartment, at least one tubular collection assembly 30, 30'.
  • a collection assembly 30, 30' comprises a main tube 31 extending radially as well as secondary tubes 32. The latter extend in the horizontal plane obliquely, on either side of the aforementioned main tube 31.
  • there are at least two similar tubular assemblies 30, 30' (see Fig. 5), arranged one above the other inside a compartment.
  • This collector 33 which makes it possible to centralize the gas flows, is associated with the pump 34, for example of the centrifugal type.
  • the collector 33 extends outside the central common space 1 and opens into an energy production device not shown, for example of the engine (or turbine) type running on gas, driving an electric generator and operating advantageously in a combined cycle. Details on the concrete implementation of the capture means can be found in document Dl, page 10 line 4 to page 14, line 14.
  • the capture means are equipped with means not shown for measuring physicochemical parameters. gas flows collected in each compartment.
  • the volume of gas captured and/or the flow rate of gas captured can be determined, for each compartment, as well as the composition of the gas captured, in particular the proportion of methane (CH4) and/or the proportion of dihydrogen (H2) in the gas captured.
  • CH4 methane
  • H2 dihydrogen
  • a pressure slightly lower than the pressure in the compartment is maintained inside the tubular assembly(s) 30, 30', so that the gases produced are sucked up by the collection means.
  • This embodiment also has the advantage of limiting the risk of air entering the compartment during methanization.
  • the liquid injection means include in particular an injection member such as an injection pump 44 and, for each compartment, a tubular injection assembly 40 formed by a main tube 41, s 'extending radially, as well as by secondary tubes 42 extending transversely, on either side of this main tube 41, one end 41' of this main tube being connected to an outlet of the injection pump 44.
  • an injection member such as an injection pump 44
  • a tubular injection assembly 40 formed by a main tube 41, s 'extending radially, as well as by secondary tubes 42 extending transversely, on either side of this main tube 41, one end 41' of this main tube being connected to an outlet of the injection pump 44.
  • a tubular injection assembly 40 placed above the tubular collection assemblies 30, 30'.
  • This tubular injection assembly 40 is more particularly visible in Figures 5 and 6, as well as in Figure 4 where the gas capture means are however not shown, for the sake of clarity. Details on the concrete implementation of the collection means can be found in document Dl, page 10 line 4 to page 14, line 14.
  • the installation comprises liquid injection means configured to introduce into the interior volume of an active bioreactor compartment containing a mass of waste to be treated, at at least one predefined instant, a volume VI of higher liquid at a minimum volume Vlmin of liquid capable of saturating the upper layers of the solid waste mass with liquid.
  • the static pressure created by the injection of liquids is equal to the weight of the column of water present in the upper layers of the substrate. Added to the atmospheric pressure, the static pressure creates an increased gravity which initiates and maintains a homogeneous and regular percolation, each molecule of water already introduced being pushed downwards by the weight of the molecules which are introduced in turn.
  • the conditions for such percolation are obtained within the framework of the invention by the saturation of the upper layers of the substrate, via the introduction of large volumes of liquids by injection to create the effect of a column of water and increase thus, at any point in the saturated layers, the static pressure exerted above a threshold triggers a vertical circulation (resulting from gravity, friction and capillary forces) of regular liquid.
  • the minimum initial volume Vlmin of liquid to be injected is the volume of liquid necessary to saturate the upper layers of the mass over a height equal to 0.5/M meter, and preferably over a height equal to 0.8/ M meter, where M is an index of macroporosity of the waste mass.
  • M is defined as the ratio between the volume of voids in the waste mass and the total volume of the waste mass, expressed as a percentage.
  • M is correlated to the particle size of the organic materials constituting the waste mass and is usually between 20% and 60% respectively for a fine particle size and a coarse particle size.
  • M is for example determined from a measurement of the particle size of the waste in the waste mass and a correspondence table or an abacus.
  • the section of the main tube 41 of an injection assembly, and the maximum flow rate of the pump 44 are chosen so as to be able to inject into the compartment a large volume of liquid, and more precisely a volume of liquid greater than Vlmin.
  • Vlmin is around 160 m3.
  • - parameter C is an index of hydraulic conductivity of the waste mass
  • N is a parameter representative of the expected efficiency of percolation of the liquid injected into the waste mass, N being greater than 1, preferably greater than 5 and ideally greater than 10.
  • the section of the tube 41 and the pump 44 are chosen to be able to inject into the waste mass a volume of liquid greater than Vlmin in a liquid injection time Ti less than the maximum time Timax.
  • the parameter C is usually expressed in m3/h and varies from 0.1 to 2 depending on the nature of the waste mass (types of inputs, particle size, compaction, etc.).
  • N is a parameter representative of the conditions for effective percolation of the liquid injected into the waste mass; N is greater than 1; N is preferably chosen greater than 5 for average efficiency and N is ideally chosen greater than 10 to obtain very rapid accumulation of liquid in the mass.
  • the parameter N is chosen by the operator of the installation, in particular depending on the waste to be treated, the desired duration of waste treatment and the injection capacity of the installed liquid injection means.
  • the maximum time injection volume Vlmin (calculated in the previous paragraph) is 240 minutes, 48 minutes or 24 minutes respectively for a factor N equal to 1, 5 or 10.
  • the installation comprises liquid distribution means 70 comprising liquid storage zones 47 and a mixing means 48 arranged to supply the injection means with a liquid mixture comprising liquid coming from at least one zone of storage.
  • a proportion of liquid coming from each storage zone (47 1? 47 2 , 47 3 , 47 4 ) can be a function of parameters of the gas previously captured in the active bioreactor compartment and representative of an advancement of the treatment in the active bioreactor compartment and/or as a function of parameters of the liquid previously extracted from the active bioreactor compartment and representative of an average biochemical state of the waste mass contained in the active bioreactor compartment.
  • the liquid thus injected into the active bioreactor compartment is best suited to the progress of the methanization in progress and/or improves the average biochemical state of the waste mass for efficient methanization.
  • the distribution means 70 also comprise liquid extraction means 43, 46 arranged to extract liquid in the accumulation zone Z of at least one compartment and to bring the extracted liquid into a buffer storage zone of the means of distribution.
  • the extraction means thus make it possible to transfer all or part of the liquid produced in a compartment during the digestion of organic matter in the waste, from the bottom of the compartment where this liquid accumulates by gravity, towards a storage zone.
  • the extraction means comprise an extraction pump 46 and, for each compartment, a pumping member 43.
  • the pumping member 43 has, in the example shown, a tubular shape and extends over substantially the entire height of the common space 1.
  • a first end 43' of the pumping member opens near the bottom of the compartment in the accumulation zone, crossing the bottom of the separation wall IA, and a second end 43" of the pumping member is connected to an inlet of the extraction pump 46.
  • the extraction means can also include drainage tubes (not shown installed at the bottom of the compartment in the accumulation zone and connected to the first end 43' of the pumping member.
  • the pumping member 43 is advantageously equipped with means (not shown) for measuring at least one parameter of the liquid present in each compartment.
  • the liquid parameters likely to be measured or determined include the volume of liquid flowing into the accumulation zone, the composition of the liquid, the level of organic matter suspended in the liquid, the pH of the liquid, etc. These parameters provide information on the average biochemical state of the waste mass at the time of measurement.
  • the pumping member 43 shown in the figures is positioned vertically and is equipped with a gauge adapted to measure a height of liquid in a tube. Outside of the liquid extraction phases, the liquid in the pumping member 43 is at the same altitude as the liquid in the associated accumulation zone.
  • the accumulation zone Z having a perfectly defined geometry, the height of liquid in the tubular pumping member makes it possible to determine the volume of liquid present in the accumulation zone and to deduce the humidity level therefrom. interior of the compartment. It is possible for example to place, in the pumping member 43 or in the accumulation zone inside the compartment, a high level sensor and a low level sensor, to constantly maintain the accumulated liquid volume within a range given, corresponding to a target humidity level range in the compartment.
  • the extraction pump 46 is adapted to extract liquid in the accumulation zone Z of a compartment and bring the extracted liquid to a buffer zone.
  • a single pump 46 is used to extract the liquid from all the compartments, sequentially.
  • one pump can be provided per compartment.
  • the storage means comprise a single buffer storage zone and the liquid extracted from all of the compartments is stored in said buffer zone.
  • the storage means comprise at least two buffer storage zones (47 1; 47 2 ) and the extraction means are arranged to bring liquid extracted from a compartment towards one or the other buffer storage zones depending on at least one biochemical parameter of the extracted liquid.
  • the pH of the liquid is a parameter likely to be taken into account when choosing the storage area.
  • the buffer zone(s) make it possible to temporarily store the liquid extracted from a compartment or several compartments, so as to have a quantity of liquid available at the time when an injection of liquid is envisaged to control the installation, as described above. will see better later.
  • the duration of a methanization cycle being of the order of several weeks, the storage of the extracted liquid can last a few days to a few weeks, depending on the liquid requirements in the compartments.
  • the buffer storage zone(s) (47i, 47 2 ) are for example concrete silos or large capacity stainless steel tanks, of the order of several tens of cubic meters, for example between 10 and 100 m 3 .
  • the buffer zone(s) (47 1? 47 2 ) also make it possible to pool the liquids extracted from several compartments, when the installation includes several, so as to have in advance the largest possible quantity of liquid with a view to carry out in a compartment a significant injection of liquid capable of saturating the upper layers of the waste mass present in the behavior.
  • the presence of several buffer zones makes it possible to store extracted liquids having different physicochemical or bacteriological parameters, which can be subsequently injected into a compartment at the appropriate time depending on the digestion phase in progress, depending on their physicochemical parameters or bacteriological.
  • the liquids extracted from a compartment in the hydrolysis or acidogenic phase having a pH of around 5 to 7 can be stored in a first buffer zone 47i, and the liquids extracted from a compartment in the hydrolysis phase methanogenesis having a pH greater than 7 can be stored in a second buffer zone 47 2 . They can thus be used subsequently in a compartment, depending on their pH, to restore the biochemical balance of a compartment according to its specific needs to promote the methanization phase concerned.
  • the collection means can also include at least one purge member 45 at the level of the pump 46 or one purge member per compartment.
  • the purge member 45 makes it possible to eliminate part of the liquid from a compartment.
  • liquid can be purged if overall the quantity of liquid in the accumulation zone is too large and cannot be stored in full, or to protect the pump in the event of excessive viscosity of the liquids extracted from a compartment.
  • the purge member is preferably used when it is not appropriate to store the liquid in a buffer zone, for example when liquid parameters are not appropriate or when the buffer zone(s) are full.
  • the storage means can also comprise at least one storage zone for a liquid adjuvant (47 3 , 47 4 ).
  • a first type of liquid adjuvant is for example a liquid containing inocula, typically consisting of previously selected bacterial colonies; the inoculums make it possible to quickly inoculate the waste mass to promote or accelerate the completion of one of the phases (hydrolysis, acidogenesis, acetogenesis, methanogenesis) of the anaerobic digestion stage or the transition between two phases of anaerobic digestion.
  • a liquid adjuvant containing bacteria promoting the hydrolysis of organic materials is stored in a storage zone 47 3 .
  • the liquid is highly concentrated in inoculum so that a small amount of liquid is sufficient for installation;
  • the storage zone 47 3 of liquid containing inoculums can thus consist for example of carboys capable of containing a few liters or tens of liters of liquids and arranged to be emptyable in the liquid reinjection network of a given compartment on a regular basis and controlled, for example by Venturi effect.
  • a second type of liquid adjuvant is for example a liquid containing organic matter in suspension (called “the organic load” of the liquid) capable of being methanized.
  • liquid adjuvants typically contain an organic load varying between 5% and 20% by volume, an organic load which is in the form of particles with a size varying between 0 mm (corresponding to dissolved particles of unmeasurable size because too much low) and 13 mm (for the largest dimension of three-dimensional particles).
  • Liquid adjuvants are for example liquid waste (also called “liquid digestates”) from other installations or food biowaste, collected in the form of “soup” and which can be stored temporarily for example in the storage zone 47 4 of the installation.
  • Liquid adjuvants are for example used to trigger the hydrolysis phase of methanization, as will be better seen later.
  • the liquid waste is injected into a compartment as soon as it arrives at the installation or at short notice so that the storage zone 47 4 can be for example a tank truck or containers dedicated to liquid waste, immobilized for a period of time from a few hours to a few days, the period of time necessary for the transfer of liquid waste to a specific compartment.
  • liquid waste is transferred to a compartment in the hydrolysis phase, via liquid injection means.
  • the installation according to the invention also comprises, for each compartment:
  • the installation is advantageously supplemented by means for controlling the liquid distribution means as a function of the digestion progress parameters and/or biochemical parameters representative of the biochemical state of the waste mass.
  • Figure 7 schematizes the possible liquid flow movements between the different components of an installation according to the invention, the liquid flow movements being carried out by the distribution means.
  • the extraction means are controlled to extract (flow 60A-60F) the liquid from a compartment 4A-4F as it is produced, in appropriate quantities to maintain the biochemical state of the most appropriate waste mass. to the phase (hydrolysis, acidogenesis, acetogenesis or methanogenesis) of the digestion in progress.
  • the extraction means are also controlled to store (flow 65i 65 2 ) the extracted liquid in an appropriate storage zone 47i, 47 2 or to evacuate the extracted liquid via the purge member 45.
  • the mixing means are controlled to supply (flow 50A-50F) to the means for injecting the liquid coming (flow 661, 66 2 , 66 3 , 664) from one or more of the storage zones 47q, 47 2 of extracted liquid, possibly supplemented by a liquid adjuvant stored in zones 47 3 , 47 4 and/or possibly supplemented with water, depending on the composition of the liquid necessary to optimize the efficiency of the current digestion phase or prepare for the following decomposition phase.
  • the method of implementing an installation as described above comprises, for an active bioreactor compartment:
  • a covering step consisting of placing a gas- and liquid-tight cover (20) above the waste mass so as to make the active bioreactor compartment substantially waterproof
  • the compartment is filled conventionally by any suitable mechanical means allowing the compartment to be loaded from the top. Emptying of the compartment is done by the same means, possibly supplemented by the use of construction equipment equipped with buckets which can enter the compartment via the ramp provided for this purpose. Prior to filling, the waste can be crushed and/or mixed so as to obtain waste with a homogeneous particle size.
  • Control of the installation consists of optimizing the physicochemical and bacteriological parameters inside a compartment in which the anaerobic digestion stage is in progress, so that this stage is as complete and rapid as possible.
  • the digestion step being carried out by bacteria, moreover bacteria of different natures depending on the successive phases of the anaerobic digestion step
  • the management of the installation consists of optimizing the physicochemical and bacteriological parameters in the compartment allowing good development of the bacterial colonies necessary for the completion of the current phase of the digestion stage.
  • the optimization is carried out in particular by optimizing the injection of liquid into the compartment as the digestion step progresses.
  • the method according to the invention thus aims to control the operating conditions within the active bioreactor compartment, during the anaerobic digestion phase, so as to advantageously have in the active bioreactor compartment:
  • - a humidity level of between 20% and 80%, and preferably between 40% and 60%.
  • the invention implements this anaerobic digestion step so as to allow at least 70%, and preferably at least 90%, of the methanogenic potential of the degradable organic materials present in the waste to be expressed.
  • This anaerobic digestion step has a duration in a compartment typically between 1 and 10 months, and preferably between 2 and 3 months.
  • the method according to the invention can be implemented in an installation comprising a single compartment, as will be described below.
  • it is implemented in an installation comprising several compartments (at least two); where appropriate, the process is implemented compartment by compartment, at times offset from each other, as the waste is collected and the compartments are sequentially filled.
  • the treatment start-up delay between two bioreactor compartments is ideally 1.5 weeks.
  • the liquids extracted in one compartment can thus advantageously be used in another compartment, to accelerate the rate of injections of liquids into the other compartment for the purpose of accelerating digestion in said other compartment and, simultaneously, in order to reduce the storage time of the liquid extract.
  • the storage in the same storage zone of liquids extracted from several compartments makes it possible to have a large quantity of liquid available to implement the essential step of the invention described below.
  • the method according to the invention is in fact characterized in that the liquid injection step consists of introducing an initial volume VI of liquid greater than a minimum initial volume Vlmin of liquid capable of saturating the upper layers of the waste mass.
  • the minimum initial volume Vlmin of liquid to be injected is the volume of liquid necessary to saturate the upper layers of the mass over a height equal to 0.5/M meter, and preferably over a height equal to 0.8/ M meter, where M is an index of macroporosity of the waste mass.
  • the first liquid injection step is preferably carried out between the covering step and the anaerobic digestion step and, for this first injection step, the initial volume of liquid must be greater than the volume Vlmin.
  • the introduction of liquid thus makes it possible to initiate the hydrolysis phase just after covering the compartment. And the introduction of a large quantity of liquid makes it possible to homogenize the hydrolysis phase in the mass, to accelerate the hydrolysis phase and to shorten this phase during which no gas is produced.
  • - S and H are respectively the surface and height of the waste mass, and are linked to the structure of the compartment, and to the volume of waste in the compartment and
  • - M is the macroporosity index of the waste mass.
  • the liquid injected into the waste mass can come from a source external to the installation according to the invention.
  • the injected liquid comes at least partially from the installation itself.
  • the method according to the invention may comprise a step of extracting at least part of the liquid from the accumulation zone, the extracted liquid being brought into a storage zone 47 47 2 .
  • the liquid extraction step is carried out during the digestion step.
  • the liquid extraction step can be carried out one or more times.
  • the extraction step can be carried out at predefined time intervals, for example from 1 to 40 times per week, depending on the processing step in which the compartment concerned is located.
  • the extraction step can be carried out depending on the liquid saturation rate of the compartment. Said saturation rate can for example be determined indirectly by the installation control means or directly from a measurement of a height of liquid in the pumping member 43 as mentioned above.
  • the physicochemical parameters of the extracted liquid evolve as the anaerobic digestion reaction progresses, and in particular depending on the phases of the digestion stage: hydrolysis, acidogenesis, acetogenesis and methanogenesis.
  • the extracted liquid can be brought into a first storage zone 47 q or a second storage zone 47 2 depending on at least one biochemical parameter of the extracted liquid.
  • the biochemical parameter taken into account is the pH of the extracted liquid, the pH of the extracted liquid being for example measured in the pumping member 43; the extracted liquid is in this case brought into the first storage zone 47i or into the second storage zone 47 2 depending on whether a pH value of said extracted liquid is lower or higher than a neutral pH value (pH 7) for the process.
  • a neutral pH value pH 7
  • the process according to the invention also comprising, carried out in parallel with the digestion step:
  • a liquid injection step or a gas injection step in the active bioreactor compartment is carried out.
  • the monitoring step consists of acquiring parameters of the accumulated liquid and/or parameters of the gas captured in the compartment, and of comparing the acquired parameters to expected parameters representative of optimal digestion; the acquired parameters of the gas are compared to expected parameters relating to digestion at optimal efficiency, and the acquired parameters of the liquid are compared to expected parameters representative of a biochemical state in line with the growth and activity of the required bacterial colonies For optimize the efficiency of the current digestion stage and/or to prepare in advance for the next stage.
  • Some parameters are acquired directly by measurements, such as the pH of the liquid or the gas flow rate. Other parameters are determined immediately from measurements and structural characteristics of the installation. For example, the volume of the accumulated liquid or the humidity level in the compartment are obtained from a measurement of the height of the liquid in the pumping member 43 and the shape and dimensions of the accumulation zone, the volume of extracted gas is determined from the captured gas flow rate, measured continuously, and the section of the main collection tubes 31, etc. Still other parameters require analyzes which cannot be carried out in real time and which are carried out at predefined intervals, for example every hour, every day, every month, etc.
  • the level of organic matter in the liquid is for example determined by mass spectrography; the nature of the bacterial colonies present in the liquid is for example determined by culturing a sample of liquid in a Petri dish and analyzing it.
  • the monitoring step is ideally carried out throughout the anaerobic digestion step; some parameters are measured or determined in real time, others at predefined time intervals. For example, samples and analyzes are carried out every hour or twice an hour. They can be carried out by automatons present in the installation or in the immediate vicinity of the installation.
  • a height of the liquid in the active bioreactor compartment is measured and, if said height is less than a low alert height, the step of injecting liquid into the active bioreactor compartment is repeated.
  • a liquid height lower than the low alert height may in fact be representative of a liquid saturation rate, in the waste mass, insufficient to allow the proper development of the bacterial colonies necessary for digestion.
  • a parameter of the captured gas representative of progress in the anaerobic digestion step is monitored and, when repeating the liquid injection step, a composition of the injected liquid is adjusted as a function of at least one parameter of the captured gas.
  • the quantity of methane CH4 and the quantity of oxygen 02 present in the captured biogas provides information on the progress of the reaction of the anaerobic digestion step: the absence of CH4 and/or the presence of 02 in the captured gas indicates digestion at the stage of hydrolysis, acidogenesis or acetogenesis; the presence of CH4 and/or the absence of 02 indicates digestion at the methanogenesis stage; etc.
  • the expected parameters for the accumulated liquid or the captured pile can be determined from average values of measurements carried out during previous implementations of the process, or from based on charts from the literature.
  • the method according to the invention can advantageously comprise an initialization step during which the expected theoretical results of the anaerobic digestion step are determined. Said results are for example obtained by the following steps:
  • the analysis makes it possible to identify the main biochemical components in the waste to be treated (such as cellulose, hemicellulose, sugars, proteins, lipids, etc.), and to determine the relative mass of each component identified in the waste to be treated, then
  • the characteristic parameters include in particular:
  • the expected results of the anaerobic digestion step of the waste present in the compartment are for example represented in the form of a theoretical degassing curve, showing the volume of CH4 produced at any time during the duration of the anaerobic digestion between tO (time of triggering of the hydrolysis phase by the first injection of liquid) and tO + D (D being the expected duration of anaerobic digestion).
  • the expected theoretical degassing curve makes it possible to optimally control the digestion step, the control consisting of bringing the real curve as close as possible to the theoretical curve.
  • the liquid introduced during a liquid injection step is preferably liquid extracted from at least one compartment of the installation and stored in the buffer storage zone(s) 47-1, 47 2 of the installation . If the quantity of liquid extracted and stored is not sufficient to carry out a liquid injection step at a given time and/or if the physico-chemical parameters of the liquid extracted and stored are not in line with the physico-chemical parameters chemicals of the liquid which must be injected at a given moment, it is possible to inject, in addition to or instead of the extracted and stored liquid, one or more liquid adjuvants which can be a liquid containing targeted inoculums, or a liquid containing suspended organic matter, as described above, or even water.
  • one or more liquid adjuvants which can be a liquid containing targeted inoculums, or a liquid containing suspended organic matter, as described above, or even water.
  • the injected liquid comprises liquid extracted from at least one compartment of the installation and/or a liquid adjuvant.
  • the distribution means provide the means of injection a liquid mixture comprising liquid extracted from at least one compartment of the installation and/or a liquid adjuvant, according to an appropriate composition
  • a level of di-hydrogen (H2) in the captured gas is measured and, if said level of di-hydrogen is less than a low alert value, a step of injection of di-hydrogen into the compartment is carried out.
  • H2 a level of di-hydrogen
  • the presence of H2 promotes the development of hydrogenophilic bacteria at the end of acidogenesis and the beginning of acetogenesis.
  • the addition of hydrogen makes it possible to seek a balance between the types of bacteria present in the compartment to optimize the transition from one phase to another.
  • the process may further comprise a step of injecting air into the active bioreactor compartment, a step carried out at the end of the anaerobic digestion step and triggering an aerobic fermentation step at inside the compartment.
  • aerobic digestion or composting
  • the process may further comprise a step of injecting air into the active bioreactor compartment, a step carried out at the end of the anaerobic digestion step and triggering an aerobic fermentation step at inside the compartment.
  • the air injection is carried out in a manner coordinated with the removal of the cover 20 and can be continued during all or part of the aerobic fermentation (composting) step so as to accelerate its completion.
  • the withdrawal of coverage may be total or partial; it can also be carried out gradually in order to control the discharge of effluvia, and possible olfactory nuisances.
  • the aerobic digestion stage typically lasts between 1 and 5 weeks, preferably between 2 and 3 weeks.
  • the air is injected via means previously used for extracting the liquid (pumping member 43, extraction pump 46, drainage tube) and/or via the means 30, 30' previously used for gas capture.
  • the means 40, 40' previously used to inject the liquid can be dismantled.
  • the compartment is emptied, in particular using mechanical means. used for the initial filling of the compartment supplemented by the use of construction equipment capable of entering the compartment via the access ramp provided for this purpose.
  • the composition of the mass of waste stored inside the compartment can be optimized to optimize the performance of the anaerobic digestion step.
  • the waste to be treated can be crushed so as to have waste having a homogeneous particle size and adapted to the duration of the desired process.
  • structuring solid materials of elongated shape having a width or diameter of 1 to 10 cm, a length equal to 5 to 10 times the width or diameter and always greater than 10 cm, the said fraction of structuring waste constituting at least 10% and preferably at least 30% by volume of the waste mixture.
  • alternating layers of structuring materials and layers of methanogenic organic materials are introduced into the compartment.
  • the solid structuring materials due to their shape, dimensions and rigidity, limit the compactness of the mass when filling the compartment; in addition, the structuring materials contain a high proportion of carbon compounds of the lignic or ligno-cellulosic type, their decomposition under anaerobic conditions is limited or even insignificant during the progress of the digestion stage, which limits the compaction of the waste mass during the digestion stage; the founded thus retains its homogeneous character throughout the anaerobic digestion stage; the structuring materials thus facilitate the digestion stage.
  • the mixture of structuring organic materials and methanogenic organic materials optimizes the yield (in terms of quantity of methane produced and duration) of the digestion stage.

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Abstract

L'invention concerne une installation et un procédé associé de traitement de déchets solides contenant des matières organiques fermentescibles pour produire du gaz et récupérer le gaz produit; l'installation comprend : - au moins un compartiment (4a-4F), chaque compartiment comprenant des parois périphériques (1A-1F, 3A-3F) et un fond (10) définissant ensemble un volume intérieur (Vint) adapté pour recevoir des déchets à traiter, une ouverture d'admission des déchets et une zone d'accumulation de liquide provenant au moins en partie de la décomposition des matières organiques, - au moins une couverture (20) adaptée à recouvrir et fermer au moins un compartiment de manière étanche aux gaz et aux liquides, - des moyens de captage (30, 30') d'un gaz provenant au moins en partie de la décomposition des déchets, et - des moyens d'injection de liquide adaptés pour amener du liquide dans le volume intérieur d'au moins un compartiment. L'installation est caractérisée en ce que les moyens d'injection de liquide sont configurés pour introduire dans le volume intérieur d'un compartiment bioréacteur actif contentant un massif de déchets à traiter, à au moins un instant prédéfini, un volume (VI) de liquide supérieur à un volume minimal Vlmin de liquide propre à saturer des couches supérieures du massif de déchets. Application à méthanisation de déchets solides.

Description

DESCRIPTION
Titre de l'invention : Amélioration d'une installation et d'un procédé de traitement séquentiel de déchets contenant des matières organiques en vue de leur valorisation biologique, Energie et Matière
Domaine
L'invention concerne une installation de traitement de déchets ainsi qu'un procédé de mise en œuvre de cette installation.
L'invention vise le traitement et la valorisation de tout déchet solide, non toxique, et contenant des matières organiques. La principale source de tels déchets est la collecte des ordures ménagères et des déchets dits déchets végétaux ou déchets verts, générés par l'agriculture ou l'entretien des espaces verts.
État de l'art
L'invention vise plus précisément à améliorer l'installation et le procédé de traitement objet du brevet Dl = FR3038532. L'installation décrite dans DI est une installation de méthanisation de déchets solides permettant la production de biogaz ; ce dernier constitue une énergie renouvelable dont le potentiel énergétique est élevé puisqu'il contient une fraction substantielle de méthane et dont le bilan carbone est très favorable.
La méthanisation résulte de l'action de certains groupes de micro-organismes microbiens en interaction constituant un réseau trophique. On distingue classiquement quatre phases successives : l'hydrolyse, l'acidogenèse, l'acétogenèse et la méthanogenèse.
La matière organique complexe est tout d'abord hydrolysée en molécules simples par des microorganismes. Ainsi, les lipides, polysaccharides, protéines et acides nucléiques deviennent des monosaccharides, acides aminés, acides gras et bases azotées. Cette décomposition est réalisée par des enzymes exocellulaires. Dans un procédé de méthanisation, la phase d'hydrolyse peut devenir la phase limitante parce que « trop lente » dans le cas de composés difficilement ou lentement hydrolysables tels que la lignine, la cellulose, l'amidon ou les graisses. Dans le cas d'un mélange de déchets solides, l'hydrolyse a lieu à des vitesses différentes selon la bioaccessibilité des composants de la matière organique traitée, alors qu'elle a lieu à une vitesse bien plus rapide et bien plus homogène dans les milieux homogènes et plus liquides.
Les substrats résultants de la phase d'hydrolyse sont utilisés lors de la phase d'acidogenèse par les espèces microbiennes dites acidogènes, qui vont produire des alcools et des acides organiques, ainsi que de l'hydrogène (H2) et du dioxyde de carbone (C02). Cette phase est 30 à 40 fois plus rapide que l'hydrolyse.
La phase suivante d'acétogenèse permet la transformation des divers composés issus de la phase d'acidogénèse en précurseurs directs du méthane : l'acétate, le dioxyde de carbone et l'hydrogène. On distingue deux groupes de bactéries acétogènes :
- Les bactéries productrices obligées d'hydrogène, anaérobies strictes, également appelées OHPA (« Obligate Hydrogen Producing Acetogens »). Elles sont capables de produire de l'acétate et de l'H2 à partir des métabolites réduits issus de l'acidogenèse tels que le propionate et le butyrate. L'accumulation d'hydrogène conduit à l'arrêt de l'acétogenèse par les bactéries OHPA. Ceci implique la nécessité d'une élimination constante de l'hydrogène produit. Cette élimination peut être réalisée grâce à l'association syntrophique de ces bactéries avec des micro-organismes hydrogénophiles.
- Les bactéries acétogènes non syntrophes dont le métabolisme est majoritairement orienté vers la production d'acétate. Elles se développent dans les milieux riches en dioxyde de carbone. Les bactéries « homoacétogènes » font partie de ce groupe, elles utilisent l'hydrogène et le dioxyde de carbone pour produire de l'acétate. Elles ne semblent pas entrer en compétition pour l'hydrogène avec les Archaea méthanogènes hydrogénophiles et sont présentes en quantité beaucoup plus faible dans les biotopes anaérobies.
Enfin, la phase de méthanogenèse est assurée par des micro-organismes anaérobies stricts qui appartiennent au domaine des Archaea. Cette dernière étape aboutit à la production de méthane. Elle est réalisée par deux voies possibles : l'une à partir de l'hydrogène et du dioxyde de carbone par les espèces dites hydrogénotrophes, et l'autre à partir de l'acétate par les espèces acétophiles (dites aussi acétoclastes). Leur taux de croissance est plus faible que celui des bactéries acidogènes.
CO2 + 4 H2 > CH4 + 2 H2O
CH3COOH - CH4 + CO2.
La présente invention vise à améliorer l'installation et le procédé de DI en optimisant le rendement de la production de biogaz, et plus particulièrement en optimisant la réalisation d'au moins une des phases du procédé de méthanisation.
Description de l'invention
L'invention propose une installation de traitement de déchets solides contenant des matières organiques fermentescibles pour produire du gaz et récupérer le gaz produit, installation comprenant :
- au moins un compartiment , chaque compartiment comprenant des parois périphériques et un fond définissant ensemble un volume intérieur (Vint) adapté pour recevoir des déchets à traiter, une ouverture d'admission des déchets et une zone d'accumulation de liquide provenant au moins en partie de la décomposition des matières organiques, - au moins une couverture adaptée à recouvrir et fermer au moins un compartiment de manière étanche aux gaz et aux liquides,
- des moyens de captage d'un gaz provenant au moins en partie de la décomposition des déchets, et
- des moyens d'injection de liquide adaptés pour amener du liquide dans le volume intérieur d'au moins un compartiment.
L'installation selon l'invention est caractérisée en ce que les moyens d'injection de liquide sont configurés pour introduire dans le volume intérieur d'un compartiment bioréacteur actif contentant un massif de déchets à traiter, à au moins un instant prédéfini, un volume VI de liquide supérieur à un volume minimal Vlmin de liquide propre à saturer en liquide des couches supérieures du massif de déchets solides.
L'invention propose également un procédé de mise en œuvre de l'installation décrite ci-dessus, procédé comprenant, pour un compartiment bioréacteur actif :
- une étape de remplissage du volume intérieur du compartiment bioréacteur actif avec les déchets à traiter de façon à former un massif de déchets,
- une étape de couverture consistant à disposer une couverture (20) étanche aux gaz et aux liquides au dessus du massif de déchets de manière à rendre sensiblement étanche le compartiment bioréacteur actif,
- une étape de digestion anaérobie au moins partielle des matières organiques fermentescibles des déchets de manière à produire un gaz et un liquide, le gaz étant capté et le liquide étant accumulé dans la zone d'accumulation, et
- une étape d'injection de liquide dans le compartiment bioréacteur actif.
Le procédé selon l'invention est caractérisé en ce que l'étape d'injection de liquide consiste à introduire un volume VI de liquide supérieur à un volume minimal Vlmin de liquide propre à saturer en liquide des couches supérieures du massif de déchets solides.
L'invention propose ainsi d'utiliser des moyens d'injection de liquide adaptés pour introduire dans le massif de déchets de grandes quantités de liquide, suffisantes pour saturer en liquide les couches supérieures du massif de déchets solides, c'est-à-dire pour remplir tous les vides i nterstici els entre les déchets solides, mêmes si les déchets solides sont d'une grande hétérogénéité en terme de de formes, de dimensions, de nature, de taux d'humidité, de granulométrie, de porosité, d'état de surface, etc. La saturation en liquide des couches supérieures permet une répartition optimisée du liquide sur toute la surface des couches supérieures puis une humidification homogène du massif de déchets lorsque le liquide descend par gravité dans le massif. La saturation en liquide des couches supérieures évite également la formation dans le massif de chemins d'écoulement de liquide entraînant trop rapidement le liquide par gravité vers le fond du compartiment et empêchant la diffusion du liquide sur toute la surface des couches supérieures du massif. La saturation en liquide permet ainsi d'obtenir un taux d'humidité homogène dans les couches supérieures et plus généralement dans toutes les couches du massif au fut et à mesure de l'écoulement du liquide, entraînant un avancement de la méthanisation aussi homogène que possible sur l'ensemble du massif. De plus, lorsqu'elle est réalisée en début de méthanisation, l'injection à saturation accélère la phase d'hydrolyse qui a lieu à des vitesses globalement plus homogènes bien que différentes selon la bioaccessibilité des composants de la matière organique solide traitée.
Brève description des figures
L'invention sera mieux comprise, et d'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lumière de la description qui suit d'exemples de mises en œuvre de l'invention. Ces exemples sont donnés à titre non limitatif. La description est à lire en relation avec les dessins annexés dans lesquels :
- [Fig. 1] la figure 1 est une vue en perspective illustrant une installation selon l'invention,
- [Fig. 2] la figure 2 est une vue de dessus de l'installation de la figure 1,
- [Fig. 3] la figure 3 est une vue en perspective d'un compartiment de l'installation des figures 1 et 2 illustrant les moyens de captage de gaz,
- [Fig. 3] la figure 3 est une vue en perspective d'un compartiment de l'installation des figures 1 et 2 illustrant les moyens de captage de gaz équipant le dit compartiment,
- [Fig. 4] la figure 4 est une vue en perspective d'un compartiment de l'installation des figures 1 et 2 illustrant les moyens de circulation de liquide équipant le dit compartiment,
- [Fig. 5] la figure 5 est une vue en coupe du compartiment des figures 3 et 4, selon la ligne V-V représentée figure 2,
- [Fig. 6] la figure 6 est une vue en perspective du compartiment de la figure 5, selon un angle différent des figures 3 et 4, avec arrachements selon la ligne V-V,
- [Fig. 7] la figure 7 est une représentation schématique de la circulation des flux de liquides dans une installation selon l'invention.
Les dimensions et plus largement toutes les valeurs numériques dans la description sont pour la plupart des ordres de grandeurs donnés à titre purement indicatif ; elles ne sont pas limitatives de la portée de l'invention et sont naturellement à adapter selon les modes de réalisations et les applications envisagées.
Les figures 1 à 6 reprennent les figures 1 à 6 du brevet Dl, complétées par les éléments spécifiques à la présente invention. Les principales références numériques suivantes sont utilisées sur les dessins :
1 Espace fonctionnel commun
4A-4F compartiments :
2 Embase 1A-1F Parois de 1
3A-3F Parois radiales
10 Fond d'un compartiment
11 Partie extérieure du fond
Z Zone accumulation
12 Paroi d'enceinte
14 Piste périphérique
14' Piste périphérique
15 Rampe oblique
16 Remblai
17 Sol
20 Couverture moyens de captage :
30, 30' Ensembles de captage
31, 31’ Tube principal
32, 32' Tubes secondaires
33 Collecteur
34 Pompe de captage moyens d'injection de liquide :
40, 401 Ensembles d'injection
41 Tube principal
42 Tubes secondaires
44 pompe d'injection
70 moyens de distribution de liquide : moyens d'extraction de liquide :
43 Organe de pompage
431, 43" Extrémités de 43
46 Pompe d'extraction
45 purge zones de stockage
47i, 472 zones tampon
473, 474 zones de stockage
48 moyen de mélange
Vint volume intérieur d'un compartiment
VI volume de liquide injecté
Vlmin valeur minimale de VI
Ti temps d'injection
Timax valeur maximale du temps d'injection Description détaillée de modes de réalisation de l'invention
Comme dit précédemment, l'installation et le procédé selon l'invention visent à traiter des déchets solides contenant des matières organiques fermentescibles. Les déchets solides sont par exemple des déchets ménagers, des sous-produits agricoles, des déchets des industries chimiques ou agroalimentaires.
Une installation selon l'invention comprend essentiellement au moins un compartiment, au moins une couverture, des moyens de captage de gaz et des moyens d'injection de liquide.
Dans une version perfectionnée telle que représentée sur les figures, l'installation selon l'invention comprend essentiellement un espace fonctionnel commun 1, placé de façon centrale, et plusieurs compartiments s'étendant radialement à partir de cet espace fonctionnel commun. De façon plus précise, l'espace fonctionnel commun 1 est creux et présente une forme polygonale, vue de dessus. Il repose sur une embase 2, également polygonale qui présente des dimensions radiales plus importantes que celles de cet espace. Le nombre de côtés de l'espace fonctionnel correspond au nombre de compartiments, dont est pourvue l'installation. Chaque paroi périphérique IA à 1F de l'espace fonctionnel, correspondant à un côté de ce dernier, forme une première paroi latérale d'un compartiment respectif. A partir de chaque angle de l'espace fonctionnel, à savoir chaque intersection entre deux côtés consécutifs, une paroi radiale respective 3A à 3F s'étend vers l'extérieur. Deux parois radiales consécutives 3A et 3B, 3B et 3C, ..., 3F et 3A, forment deux autres parois latérales d'un compartiment respectif. Outre des parois latérales, un compartiment comprend un fond 10 ; le fond 10 et les parois d'un compartiment délimitent ensemble d'une part un volume intérieur Vint adapté pour recevoir les déchets à traiter et d'autre part une zone Z dans laquelle le liquide s'accumule par gravité.
Dans sa version la plus simple, une installation selon l'invention comprend un unique compartiment. Dans l'exemple illustré, l'installation conforme à l'invention comprend six compartiments de réception et de traitement des déchets, qui sont affectés des références 4A à 4F. Cependant, on peut prévoir un nombre différent de compartiments, notamment compris entre 4 et 6. Une installation comprenant plusieurs compartiments est plus efficiente. En effet, les compartiments sont utilisés et travaillent décalés dans le temps l'un par rapport à l'autre. Ainsi, dès qu'un compartiment est plein, il est possible de remplir un second compartiment au fur et à mesure de la collecte des déchets, sans attendre que le précédent compartiment ait été vidé après digestion. Également, cela permet d'injecter dans un compartiment du liquide extrait d'un autre compartiment : d'une part cela limite le temps de stockage d'un liquide et d'autre part cela permet de disposer d'une grande quantité de liquide et / ou d'une quantité de liquide ayant des propriétés biochimiques et / ou bactériennes appropriées aux besoin d'un compartiment à arroser. La couverture 20 est adaptée pour recouvrir sélectivement le volume intérieur de l'un ou l'autre des compartiments ci-dessus de manière étanche aux gaz et aux liquides, en fonction de l'avancement du procédé de traitement des déchets. Une couverture est représentée à titre d'exemple sur le compartiment 4E (plein et couvert) des figures 1 et 2. Le nombre de couvertures 20 (au moins une) de l'installation dépend du nombre de compartiments. Des détails sur le choix du nombre de compartiments, sur la réalisation concrète et les dimensions des compartiments, sur le nombre de couvertures 20, sur la réalisation concrète et la fixation d'une couverture 20 peuvent être trouvés dans le document Dl, page 10 ligne 4 à page 14, ligne 14.
Les moyens de captage équipant l'installation conforme à l'invention permettent d'extraire, hors de chaque compartiment, le gaz libéré par les déchets durant leur traitement. Ces moyens de captage sont plus particulièrement visibles sur les figures 5 et 6, ainsi que sur la figure 3 où les moyens d'injection de liquide ne sont en revanche pas représentés, dans un but de clarté.
Les moyens de captage comprennent un collecteur 33, une pompe de captage 34 et, dans chaque compartiment, au moins un ensemble tubulaire 30, 30' de captage.
Un ensemble 30, 30' de captage comprend un tube principal 31 s'étendant radialement ainsi que des tubes secondaires 32. Ces derniers s'étendent dans le plan horizontal de façon oblique, de part et d'autre du tube principal 31 précité. De façon avantageuse, on retrouve au moins deux ensembles tubulaires 30, 30' analogues (cf Fig. 5), disposés l'un au-dessus de l'autre à l'intérieur d'un compartiment. Les différents ensembles tubulaires, mis en place dans les compartiments de l'installation, débouchent radialement vers l'intérieur dans le collecteur commun 33, prévu dans l'espace commun central (voir notamment figures 5 et 6). Ce collecteur 33, qui permet de centraliser les flux de gaz, est associé à la pompe 34, par exemple de type centrifuge. De façon avantageuse, le collecteur 33 s'étend hors de l'espace commun central 1 et débouche dans un dispositif de production d'énergie non représenté, par exemple du type moteur (ou turbine) fonctionnant au gaz, entraînant une génératrice électrique et fonctionnant avantageusement en cycle combiné. Des détails sur la réalisation concrète des moyens de captage peuvent être trouvés dans le document Dl, page 10 ligne 4 à page 14, ligne 14. De façon avantageuse encore, les moyens de captage sont équipés par des moyens non représentés de mesure de paramètres physicochimiques des flux de gaz collectés dans chaque compartiment. Peuvent notamment être déterminés, pour chaque compartiment, le volume de gaz capté et / ou le débit de gaz capté, ainsi que la composition du gaz capté, notamment la proportion de méthane (CH4) et / ou la proportion de dihydrogène (H2) dans le gaz capté. Ces paramètres sont représentatifs de l'avancement de la digestion des déchets ; ils permettent d'identifier les phases de la méthanisation dans un compartiment bioréacteur actif.
Selon un mode de réalisation, un pression légèrement inférieure à la pression dans le compartiment est maintenue à l'intérieur du ou des ensembles tubulaires 30, 30', de sorte que les gaz produits sont aspirés par les moyens de captage. Ce mode de réalisation présente aussi l'avantage de limiter les risques d'entrée d'air dans le compartiment pendant la méthanisation.
Dans l'exemple représenté, les moyens d'injection de liquide comprennent notamment un organe d'injection telle qu'une pompe d'injection 44 et, pour chaque compartiment, un ensemble tubulaire d'injection 40 formé par un tube principal 41, s'étendant radialement, ainsi que par des tubes secondaires 42 s'étendant transversalement, de part et d'autre de ce tube principal 41, une extrémité 41' de ce tube principale étant reliée à une sortie de la pompe d'injection 44. De façon avantageuse, dans un compartiment, on retrouve un unique ensemble tubulaire 40 d'injection, placé au-dessus des ensembles tubulaires 30, 30' de captage. Cet ensemble tubulaire d'injection 40 est plus particulièrement visible sur les figures 5 et 6, ainsi que sur la figure 4 où les moyens de captage du gaz ne sont en revanche pas représentés, dans un but de clarté. Des détails sur la réalisation concrète des moyens de captage peuvent être trouvés dans le document Dl, page 10 ligne 4 à page 14, ligne 14. La pompe 44 est agencée pour alimenter en liquide alternativement l'ensemble d'injection 40 de l'un ou l'autre des compartiments.
Selon l'invention, l'installation comprend des moyens d'injection de liquide configurés pour introduire dans le volume intérieur d'un compartiment bioréacteur actif contenant un massif de déchets à traiter, à au moins un instant prédéfini, un volume VI de liquide supérieur à un volume minimal Vlmin de liquide propre à saturer en liquide des couches supérieures du massif de déchets solides.
En saturant en liquide les couches supérieures, c'est-à-dire en remplissant l'ensemble des vides intersticiels entre les déchets solides hétérogènes des couches supérieures du massif, au centre comme en périphérie on s'assure d'une percolation (c'est-à-dire un écoulement à travers un milieu poreux) des liquides la plus homogène possible à travers l'ensemble du massif de déchets solides, y compris en périphérie du massif, permettant ainsi une méthanisation efficiente de l'ensemble du volume de déchets à traiter.
En effet, la pression statique créée par l'injection de liquides est égale au poids de la colonne d'eau présente dans les couches supérieures du substrat. S'ajoutant à la pression atmosphérique, la pression statique crée une gravité accrue qui enclenche et entretient une percolation homogène et régulière, chaque molécule d'eau déjà introduite étant poussée vers le bas par le poids des molécules qui sont introduites à leur tour.
Les conditions d'une telle percolation sont obtenues dans le cadre de l'invention par la saturation des couches supérieures du substrat, via l'introduction de grands volumes de liquides par injection pour créer l'effet d'une colonne d'eau et augmenter ainsi, en tout point des couches saturées, la pression statique exercée au dessus d'un seuil de déclenchement d'une circulation verticale (résultante de la gravité, des frottements et des forces capillaires) de liquide régulière. Selon un mode de mise en œuvre, le volume minimal Vlmin initial de liquide à injecter est le volume de liquide nécessaire pour saturer les couches supérieures du massif sur une hauteur égale à 0.5/M mètre, et de préférence sur une hauteur égale à 0.8/M mètre, où M est un indice de macroporosité du massif de déchets.
M est défini comme le rapport entre le volume des vides dans le massif de déchets et le volume total du massif de déchets, exprimé en pourcentage. M est corrélé à la granulométrie des matières organiques constituant le massif de déchets et est habituellement compris entre 20% et 60% respectivement pour une granulométrie fine et une granulométrie grossière. M est par exemple déterminé à partir d'une mesure de la granulométrie des déchets du massif de déchets et d'une table de correspondance ou d'un abaque.
Dans un massif à granulométrie fine (M compris entre 20% et 40 %), les interstices entre les éléments solides sont de petites tailles et les tensions superficielles entre le liquide et les éléments solides freinent la percolation du liquide. Dans un massif à granulométrie grossière (M compris entre 40 %et 60%), les interstices entre les éléments solides sont de plus grandes tailles et la percolation du liquide est moins freinée, plus rapide.
Saturer en liquide les couches supérieures du massif sur une hauteur égale à 0.8/M mètres est équivalent à appliquer une pression statique de 800 kg / m2 sur une section du massif de déchets, pression statique qui garantit une percolation des liquides dans le massif. L'expérience montre que, pour un massif de déchets avec un indice M important (granulométrie grossière), où les frottements et tensions i ntersticiel les sont moindres, saturer en liquide les couches supérieures du massif sur une hauteur égale à 0.5/M mètres peut être suffisant pour entraîner une percolation homogène du liquide.
Dans un exemple pratique, la section du tube principal 41 d'un ensemble d'injection, et le débit maximal de la pompe 44 sont choisis de sorte à pouvoir injecter dans le compartiment un grand volume de liquide, et plus précisément un volume de liquide supérieur à Vlmin. A titre d'ordre de grandeur, pour un compartiment de section de l'ordre de 130 m2 à modifier et une hauteur de l'ordre de 6 m, Vlmin est de l'ordre de 160 m3.
De préférence, le volume de liquide injecté VI est injecté en un temps d'injection Ti inférieur à un temps maximal d'injection Timax déterminé par : Timax = [VI /(S*C)] * N où :
- S est la surface du massif de déchets,
- le paramètre C est un indice de conductivité hydraulique du massif de déchets, et
- N est un paramètre représentatif d'une efficacité attendue d'une percolation du liquide injecté dans le massif de déchets, N étant supérieur à 1, de préférence supérieur à 5 et idéalement supérieur à 10. Dans un mode de réalisation pratique, la section du tube 41 et la pompe 44 sont choisis pour pouvoir injecter dans le massif de déchets un volume de liquide supérieur à Vlmin en un temps Ti d'injection de liquide inférieur au temps maximal Timax.
C est par exemple déterminé selon la loi de Darcy, loi physique qui exprime le débit d'un fluide incompressible filtrant au travers d'un milieu poreux. La circulation du fluide entre deux points est déterminée par la conductivité hydraulique ou le coefficient de perméabilité du substrat et par le gradient de pression du fluide. Le paramètre C est habituellement exprimé en m3/h et varie de 0,1 à 2 selon la nature du massif de déchets (types d'intrants, granulométrie, compactage, etc.).
N est un paramètre représentatif des conditions d'une percolation efficace du liquide injecté dans le massif de déchets ; N est supérieur à 1 ; N est de préférence choisi supérieur à 5 pour une efficacité moyenne et N est idéalement choisi supérieur à 10 pour obtenir une accumulation très rapide de liquide dans le massif. Le paramètre N est choisi par l'opérateur de l'installation, notamment en fonction des déchets à traiter, de la durée souhaitée du traitement des déchets et de la capacité d'injection des moyens d'injection de liquide installés. A titre d'ordre de grandeur, pour un compartiment de section S de l'ordre de 130 m2 et une hauteur de l'ordre de 6 m de déchets présentant un indice C de conductivité hydraulique égal à 0,3, le temps maximal d'injection du volume Vlmin (calculé au paragraphe précédent) est de 240 minutes, 48 minutes ou 24 minutes respectivement pour un facteur N égal à 1, 5 ou 10.
En complément, l'installation comprend des moyens de distribution 70 de liquide comprenant des zones de stockage 47 de liquide et un moyen de mélange 48 agencé pour fournir aux moyens d'injection un mélange liquide comprenant du liquide provenant d'au moins une zone de stockage.
Avantageusement, dans le mélange liquide, une proportion de liquide provenant de chaque zone de stockage (471? 472, 473, 474) peut être fonction de paramètres du gaz précédemment capté dans le compartiment bioréacteur actif et représentatifs d'un avancement du traitement dans le compartiment bioréacteur actif et / ou en fonction de paramètres du liquide précédemment extrait du compartiment bioréacteur actif et représentatifs d'un état biochimique moyen du massif de déchets contenu dans le compartiment bioréacteur actif.
Le liquide ainsi injecté dans le compartiment bioréacteur actif est adapté au mieux à l'avancement de la méthanisation en cours et / ou améliore l'état biochimique moyen du massif de déchets pour une méthanisation efficiente.
Les moyens de distribution 70 comprennent également des moyens d'extraction de liquide 43, 46 agencés pour extraire du liquide dans la zone d'accumulation Z d'au moins un compartiment et pour amener le liquide extrait dans une zone de stockage tampon des moyens de distribution.
Les moyens d'extraction permettent ainsi de transférer tout ou partie du liquide produit dans un compartiment lors de la digestion des matières organiques des déchets, depuis le fond du compartiment où ce liquide s'accumule par gravité, vers une zone de stockage. Les moyens d'extraction comprennent dans l'exemple représenté une pompe d'extraction 46 et, pour chaque compartiment, un organe de pompage 43.
L'organe de pompage 43 a dans l'exemple représenté une forme tubulaire et s'étend sur sensiblement toute la hauteur de l'espace commun 1. Une première extrémité 43' de l'organe de pompage débouche au voisinage du fond du compartiment dans la zone d'accumulation, en traversant le bas de la paroi de séparation IA, et une deuxième extrémité 43" de l'organe de pompage est reliée à une entrée de la pompe d'extraction 46. Les moyens d'extraction peuvent également comprendre des tubes de drainage (non représentés installés au fond du compartiment dans la zone d'accumulation et reliés à la première extrémité 43' de l'organe de pompage.
L'organe de pompage 43 est avantageusement équipé de moyens non représentés de mesure d'au moins un paramètre du liquide présent dans chaque compartiment. Les paramètres de liquide susceptibles d'être mesurés ou déterminés sont notamment le volume de liquide écoulé dans la zone d'accumulation, la composition du liquide, le taux de matières organiques en suspension dans le liquide, le pH du liquide, etc. Ces paramètres donnent des informations de l'état biochimique moyen du massif de déchets à l'instant de la mesure.
A titre d'exemple, l'organe de pompage 43 représenté sur les figures est positionné verticalement et est équipé d'une jauge adaptée pour mesurer une hauteur de liquide dans un tube. En dehors des phases d'extraction de liquide, le liquide dans l'organe 43 de pompage est à la même altitude que le liquide dans la zone d'accumulation associée. La zone d'accumulation Z présentant une géométrie parfaitement définie, la hauteur de liquide dans l'organe de pompage tubulaire permet de déterminer le volume de liquide présent dans la zone d'accumulation et d'en déduire le taux d'humidité à l'intérieur du compartiment. On peut par exemple prévoir de placer, dans l'organe de pompage 43 ou dans la zone d'accumulation à l'intérieur du compartiment un capteur de niveau haut et un capteur de niveau bas, pour maintenir constamment le volume liquide accumulé dans une plage donnée, correspondant à une plage de taux d'humidité visée dans le compartiment.
A titre d'exemple encore, on peut prévoir de placer, dans l'organe de pompage 43 ou dans la zone d'accumulation ou au niveau de la pompe 46, un dispositif de prélèvement d'un échantillon de liquide et prévoir un dispositif d'analyse par spectroscopie de la composition de l'échantillon de liquide.
La pompe 46 d'extraction est adaptée pour extraire du liquide dans la zone d'accumulation Z d'un compartiment et amener le liquide extrait vers une zone tampon. Dans l'exemple représenté, une seule pompe 46 est utilisée pour extraire le liquide de tous les compartiments, de manière séquentielle. Alternativement, on peut prévoir une pompe par compartiment.
Selon un mode de réalisation (représenté fig. 5, 6), les moyens de stockage comprennent une unique zone de stockage tampon et le liquide extrait de l'ensemble des compartiments est stocké dans la dite zone tampon. En variante (fig. 7), les moyens de stockage comprennent au moins deux zones de stockage tampon (471; 472) et les moyens d'extraction sont agencés pour amener du liquide extrait d'un compartiment vers l'une ou l'autre des zones de stockage tampon en fonction d'au moins un paramètre biochimique du liquide extrait. Le pH du liquide est un paramètre susceptible d'être prise en compte pour le choix de la zone de stockage.
La ou les zones tampons permettent de stocker temporairement le liquide extrait d'un compartiment ou de plusieurs compartiments, de sorte à disposer d'une quantité de liquide disponible au moment où une injection de liquide est envisagée pour piloter l'installation, comme on le verra mieux plus loin. La durée d'un cycle de méthanisation étant de l'ordre de plusieurs semaines, le stockage du liquide extrait peut durer quelques jours à quelques semaines, en fonction des besoins en liquide dans les compartiments. La ou les zones de stockage tampon (47i, 472) sont par exemple des silos en béton ou des cuves en inox de grande capacité, de l'ordre de plusieurs dizaines de mètres-cube, par exemple entre 10 et 100 m3.
La ou les zones tampon (471? 472) permettent également de mutualiser les liquides extraits de plusieurs compartiments, lorsque l'installation en comporte plusieurs, de sorte à disposer par avance d'une quantité de liquide la plus importante possible en vue de réaliser dans un compartiment une injection importante de liquide propre à saturer des couches supérieures du massif de déchets présent dans le comportement. Enfin, la présence de plusieurs zones tampon permet de stocker des liquides extraits ayant des paramètres physico-chimiques ou bactériologiques différents, qui pourront être injectés ultérieurement dans un compartiment au moment opportun selon la phase de digestion en cours, en fonction de leurs paramètres physicochimiques ou bactériologiques.
Par exemple, les liquides extraits d'un compartiment en phase d'hydrolyse ou d'acidocégène ayant un pH de l'ordre de 5 à 7 peuvent être stockés dans une première zone tampon 47i , et les liquides extraits d'un compartiment en phase de méthanogenèse ayant un pH supérieur à 7 peuvent être stockés dans une deuxième zone tampon 472. Ils pourront ainsi être utilisés ultérieurement dans un compartiment, en fonction de leur pH, pour rétablir l'équilibre biochimique d'un compartiment selon ses besoins spécifiques pour favoriser la phase de méthanisation concernée.
Les moyens de collecte peuvent également comprendre au moins un organe de purge 45 au niveau de la pompe 46 ou un organe de purge par compartiment. L'organe de purge 45 permet d'éliminer une partie du liquide d'un compartiment. En particulier, on peut purger du liquide si globalement la quantité de liquide dans la zone d'accumulation est trop importante et ne peut être stockée en totalité, ou pour protéger la pompe en cas de viscosité excessive des liquides extraits d'un compartiment.
On peut également purger une partie du liquide si les paramètres de ce dernier ne peuvent pas facilement être corrigés comme on le verra mieux plus loin. L'organe de purge est de préférence utilisé lorsque qu'il n'est pas approprié de stocker le liquide dans une zone tampon, par exemple lorsque les paramètres du liquide ne sont pas appropriés ou lorsque la ou les zones tampon sont remplies.
Dans l'installation selon l'invention, les moyens de stockage peuvent également comprendre au moins une zone de stockage d'un adjuvant liquide (473, 474).
Un premier type d'adjuvant liquide est par exemple un liquide contenant des inoculums, constitué typiquement de colonies bactériennes préalablement sélectionnées ; les inoculums permettent d'ensemencer rapidement le massif de déchets pour favoriser ou accélérer la réalisation de l'une des phases (hydrolyse, acidogenèse, acétogenèse, méthanogenèse) de l'étape de digestion anaérobie ou la transition entre deux phases de la digestion anaérobie. Par exemple, dans une zone de stockage 473 est stocké un adjuvant liquide contenant des bactéries favorisant l'hydrolyse des matières organiques. En général, le liquide est très concentré en inoculum de sorte qu'une petite quantité de liquide est suffisante pour l'installation ; la zone de stockage 473 de liquide contenant des inoculums peut ainsi être constituée par exemple de bonbonnes susceptibles de contenir quelques litres ou dizaines de litres de liquides et agencées pour être vidables dans le réseau de réinjection des liquides d'un compartiment donné de façon régulière et contrôlée, par exemple par effet Venturi.
Un deuxième type d'adjuvant liquide est par exemple un liquide contenant des matières organiques en suspension (appelées « la charge organique » du liquide) susceptibles d'être méthanisées. De manière typique, les adjuvants liquides contiennent une charge organique variant entre 5 % et 20 % en volume, charge organique qui se présente sous forme de particules d'une taille variant entre 0 mm (correspondant à des particules dissoutes de taille non mesurable car trop faible) et 13 mm (pour la plus grande dimension de particules tridimensionnelles). Les adjuvants liquides sont par exemple des déchets liquides (encore appelés « digestats liquides ») issus d'autres installation ou des biodéchets alimentaires, collectés sous forme de « soupe »et qui peuvent être stockés temporairement par exemple dans la zone de stockage 474 de l'installation. Les adjuvants liquides, facilement hydrolysables, sont par exemple utilisés pour déclencher la phase d'hydrolyse de la méthanisation, comme on le verra mieux plus loin. Dans un mode préféré de réalisation, les déchets liquides sont injectés dans un compartiment dès leur arrivée vers l'installation ou à brève échéance de sorte que la zone de stockage 474 peut être par exemple un camion citerne ou des conteneurs dédiés aux déchets liquides, immobilisés pendant un laps de temps de quelques heures à quelques jours, laps de temps nécessaire au transfert des déchets liquides dans un compartiment déterminé. Typiquement, les déchets liquides sont transférés dans un compartiment en phase d'hydrolyse, par l'intermédiaire des moyens d'injection de liquide.
Enfin, comme dit précédemment, l'installation selon l'invention comprend également, pour chaque compartiment :
- des moyens de mesure de paramètres du gaz capté dans le dit compartiment, notamment des paramètres représentatifs d'un avancement de la digestion,
- des moyens de mesure de paramètres du liquide extrait du dit compartiment et représentatifs de l'état biochimique du massif de déchets dans le dit compartiment.
Et l'installation est avantageusement complétée par des moyens de pilotage des moyens de distribution de liquide en fonction des paramètres d'avancement de la digestion et / ou des paramètres biochimiques représentatifs de l'état biochimique du massif de déchets.
La figure 7 schématise les mouvements de flux de liquide possibles entre les différentes composantes d'une installation selon l'invention, les mouvements de flux de liquide étant réalisés par les moyens de distribution. Les moyens d'extraction sont pilotés pour extraire (flux 60A-60F) le liquide d'un compartiment 4A-4F au fur et à mesure de sa production, dans des quantités appropriées pour maintenir l'état biochimique du massif de déchets le plus approprié à la phase (hydrolyse, acidogenèse, acétogenèse ou méthanogenèse) de la digestion en cours. Les moyens d'extraction sont également pilotés pour stocker (flux 65i 652) le liquide extrait dans une zone de stockage 47i, 472 appropriée ou pour évacuer le liquide extrait via l'organe de purge 45. Les moyens de mélange sont pilotés pour fournir (flux 50A-50F) aux moyens d'injection du liquide provenant (flux 661, 662, 663, 664) d'une ou plusieurs des zones de stockage 47q, 472 de liquide extrait, éventuellement complété par un adjuvant liquide stocké dans les zones 473, 474 et / ou éventuellement complété par de l'eau, en fonction de la composition du liquide nécessaire pour optimiser l'efficience de la phase de digestion en cours ou préparer la phase de décomposition suivante.
Le procédé de mise en œuvre de l'installation selon l'invention va maintenant être décrit ci- dessous.
De manière classique, le procédé de mise en œuvre d'une installation telle que décrite ci-dessus comprend, pour un compartiment bioréacteur actif :
- une étape de remplissage du volume intérieur du compartiment bioréacteur actif avec les déchets à traiter de façon à former un massif de déchets,
- une étape de couverture consistant à disposer une couverture (20) étanche aux gaz et aux liquides au dessus du massif de déchets de manière à rendre sensiblement étanche le compartiment bioréacteur actif,
- une étape de digestion anaérobie au moins partielle des matières organiques fermentescibles des déchets de manière à produire un gaz et un liquide, le gaz étant capté et le liquide étant accumulé dans la zone d'accumulation, et
- une étape d'injection de liquide dans le compartiment bioréacteur actif.
Le remplissage du compartiment se fait classiquement par tous moyens mécaniques appropriés permettant le chargement du compartiment par le haut. Le vidage du compartiment se fait par les mêmes moyens éventuellement complétés par l'emploi d'engins de chantiers munis de godets qui peuvent pénétrer dans le compartiment par la rampe prévue à cet effet. Préalablement au remplissage, les déchets peuvent être broyés et / ou mélangés de sorte à obtenir des déchets présentant une granulométrie homogène.
Le pilotage de l'installation consiste à optimiser les paramètres physico-chimiques et bactériologiques à l'intérieur d'un compartiment dans lequel l'étape de digestion anaérobie est en cours, afin que cette étape soit la plus complète et la plus rapide possible. L'étape de digestion étant réalisée par des bactéries, de surcroît des bactéries de natures différentes selon les phases successives de l'étape de digestion anaérobie, le pilotage de l'installation consiste à optimiser dans le compartiment les paramètres physico-chimiques et bactériologiques permettant un bon développement des colonies bactériennes nécessaires à la réalisation de la phase en cours de l'étape de digestion. Dans le cadre de l'invention, l'optimisation se fait notamment en optimisant l'injection de liquide dans le compartiment au fur et à mesure de l'avancement de l'étape de digestion.
Le procédé selon l'invention vise ainsi à piloter les conditions opératoires au sein du compartiment bioréacteur actif, durant la phase de digestion anaérobie, de sorte à avoir avantageusement dans le compartiment bioréacteur actif :
- une température comprise entre 25°C et 65°C, et de préférence entre 45°C et 55°C
- un taux d'humidité compris entre 20% et 80%, et de préférence entre 40% et 60%.
- un pH compris entre 5 et 9, et de préférence entre 5 et 6,5 lors des phases d'hydrolyse et d'acidogénèse, et un pH supérieur à 7 lors de la phase méthanogénèse. De façon avantageuse, l'invention met en œuvre cette étape de digestion anaérobie de façon à permettre d'exprimer au moins 70%, et de préférence au moins 90%, du potentiel méthanogène des matières organiques dégradables présentes dans les déchets. Cette étape de digestion anaérobie présente dans un compartiment une durée typiquement comprise entre 1 et 10 mois, et de préférence entre 2 et 3 mois.
Le procédé selon l'invention peut être mis en œuvre dans une installation comprenant un unique compartiment, tel qu'il va être décrit ci-dessous. Avantageusement toutefois, il est mis en œuvre dans une installation comprenant plusieurs compartiments (au moins deux) ; le cas échéant, le procédé est mis en œuvre compartiment par compartiment, à des instants décalés les uns par rapport aux autres, au fur et à mesure de la collecte des déchets et du remplissage séquentiel des compartiments. Par exemple, dans une installation à 8 compartiments bioréacteurs fonctionnant sur un cycle de traitement de 12 semaines, remplissage et vidage compris, le décalage de démarrage de traitement entre deux compartiments bioréacteurs est idéalement de 1,5 semaines.
Dans une installation à plusieurs compartiments, les liquides extraits dans un compartiment peuvent ainsi avantageusement être utilisés dans un autre compartiment, pour accélérer la cadence des injections de liquides dans l'autre compartiment aux fins d'accélérer la digestion dans le dit autre compartiment et, simultanément, aux fins de réduire le temps de stockage du liquide extrait. De plus, le stockage dans une même zone de stockage de liquides extraits de plusieurs compartiments permet de disposer d'une quantité de liquide importante pour mettre en œuvre l'étape essentielle de l'invention décrite ci-dessous.
Le procédé selon l'invention est en effet caractérisé en ce que l'étape d'injection de liquide consiste à introduire un volume VI initial de liquide supérieur à un volume minimal Vlmin initial de liquide propre à saturer des couches supérieures du massif de déchets.
Selon un mode de mise en œuvre, le volume minimal Vlmin initial de liquide à injecter est le volume de liquide nécessaire pour saturer les couches supérieures du massif sur une hauteur égale à 0.5/M mètre, et de préférence sur une hauteur égale à 0.8/M mètre, où M est un indice de macroporosité du massif de déchets.
L'introduction d'un volume important de liquide propre à saturer les couches supérieures du massif de déchets permet d'obtenir un taux d'humidité plus homogène sur l'ensemble du massif au fur et à mesure de la percolation du liquide dans le massif, facilitant la digestion plus homogène du massif de déchets.
La première étape d'injection de liquide est réalisée de préférence entre l'étape de couverture et l'étape de digestion anaérobie et, pour cette première étape d'injection, le volume initial de liquide doit être supérieur au volume Vlmin. L'introduction de liquide permet ainsi d' in itier la phase d'hydrolyse juste après la couverture du compartiment. Et l'introduction d'une grande quantité de liquide permet d'homogénéiser la phase d'hydrolyse dans le massif, d'accélérer la phase d'hydrolyse et de raccourcir cette phase au cours de laquelle aucun gaz n'est produit.
D'autres étapes d'injection de liquide peuvent être réalisées ensuite au cours de l'étape de digestion anaérobie. Les instants de réalisation de telles étapes, ainsi que la quantité et la qualité du liquide injecté à chaque fois pourra dépendre de l'avancement de la réaction de digestion anaérobie, de paramètres physico-chimique du gaz capté et / ou de paramètres physico-chimique du liquide extrait, comme on le verra mieux plus loin. Le volume de liquide injecté au cours des étapes d'injection autres que la première étape peut être inférieur au volume minimal Vlmin. Toutefois, pour garantir une bonne humidification du massif de déchets sur toute sa hauteur au cours du procédé, il est préférable que la somme des volumes de liquides injectés tout au long du procédé soit supérieure à VTmin = S*H*M où
- S et H sont respectivement la surface et la hauteur du massif de déchets, et sont liées à la structure du compartiment, et au volume de déchets dans le compartiment et
- M est l'indice de macroporosité du massif de déchets.
Le liquide injecté dans le massif de déchets peut provenir d'une source externe à l'installation selon l'invention. Avantageusement, le liquide injecté provient au moins partiellement de l'installation elle-même. A cet effet, le procédé selon l'invention peut comprendre une étape d'extraction d'au moins une partie du liquide hors de la zone d'accumulation, le liquide extrait étant amené dans une zone de stockage 47 472. L'étape d'extraction de liquide est réalisée au cours de l'étape de digestion.
Au cours de l'étape de digestion, l'étape d'extraction du liquide peut être réalisée une ou plusieurs fois. L'étape d'extraction peut être réalisée à des intervalles de temps prédéfinis, par exemple de 1 à 40 fois par semaine, selon l'étape de traitement dans laquelle se trouve le compartiment concerné. En variante, l'étape d'extraction peut être réalisée en fonction du taux de saturation en liquide du compartiment. Le dit taux de saturation peut être par exemple déterminé indirectement par les moyens de pilotage de l'installation ou directement à partir d'une mesure d'une hauteur de liquide dans l'organe de pompage 43 comme évoqué plus haut.
En pratique, les paramètres physico-chimiques du liquide extrait, de même que la variété et la quantité des bactéries majoritaires dans le liquide extrait, évoluent au fur et à mesure de l'avancement de la réaction de digestion anaérobie, et notamment en fonction des phases de l'étape de digestion : l'hydrolyse, l'acidogenèse, l'acétogenèse et la méthanogenèse.
Pour pouvoir utiliser au mieux les propriétés du liquide collecté, au cours de l'étape de digestion anaérobie, le liquide extrait peut être amené dans une première zone de stockage 47q ou une deuxième zone de stockage 472 en fonction d'au moins un paramètre biochimique du liquide extrait.
Dans un mode de réalisation, le paramètre biochimique pris en compte est le pH du liquide extrait, le pH du liquide extrait étant par exemple mesuré dans l'organe de pompage 43 ; le liquide extrait est dans ce cas amené dans la première zone de stockage 47i ou dans la deuxième zone de stockage 472 selon qu'une valeur de pH du dit liquide extrait est inférieure ou supérieure à une valeur de pH neutre (pH 7) pour le procédé.
Pour piloter le déroulement de l'étape de digestion anaérobie, le procédé selon l'invention comprenant également, réalisées en parallèle de l'étape de digestion :
- une étape de surveillance d'au moins un paramètre du liquide accumulé et / ou d'au moins un paramètre du gaz capté dans le compartiment bioréacteur actif et,
- si au moins un paramètre atteint une valeur d'alerte prédéfinie associée au dit au moins un paramètre, une étape d'injection de liquide ou une étape d'injection de gaz dans le compartiment bioréacteur actif est réalisée.
L'étape de surveillance consiste à acquérir des paramètres du liquide accumulé et / ou des paramètres du gaz capté dans le compartiment, et à comparer les paramètres acquis à des paramètres attendus représentatifs d'une digestion optimale ; les paramètres acquis du gaz sont comparés à des paramètres attendus relatifs à une digestion à efficience optimale, et les paramètres acquis du liquide sont comparés à des paramètres attendus représentatifs d'un état biochimique en adéquation avec la croissance et l'activité des colonies bactériennes requises pour optimiser l'efficience de la phase de l'étape de digestion en cours et / ou pour préparer par anticipation l'étape suivante.
Certains paramètres sont acquis directement par des mesures, comme par exemple le pH du liquide ou le débit du gaz. D'autres paramètres sont déterminés immédiatement à partir de mesures et de caractéristiques structurelles de l'installation. Par exemple, le volume du liquide accumulé ou le taux d'humidité dans le compartiment sont obtenus à partir d'une mesure de la hauteur du liquide dans l'organe de pompage 43 et la forme et les dimensions de la zone d'accumulation, le volume de gaz extrait est déterminé à partir du débit de gaz capté, mesuré en continu, et de la section des tubes principaux de captage 31, etc. D'autres paramètres encore nécessitent des analyses qui ne peuvent être réalisées en temps réel et qui sont réalisées à des intervalles prédéfinis, par exemple toutes les heures, tous les jours, tous les mois, etc. Le taux de matières organiques dans le liquide est par exemple déterminé par une spectrographie de masse ; la nature des colonies bactériennes présentes dans le liquide est par exemple déterminée par une mise en culture d'un échantillon de liquide dans une boîte de Pétri et une analyse.
L'étape de surveillance est réalisée idéalement tout au long de l'étape de digestion anaérobie ; certains paramètres sont mesurés ou déterminés en temps réel, d'autres à des intervalles de temps prédéfinis. Les prélèvements et analyses sont par exemple réalisés toutes les heures ou deux fois par heure. Ils peuvent être réalisés par des automates présents dans l'installation ou à proximité immédiate de l'installation.
Dans un exemple, au cours de l'étape de surveillance, une hauteur du liquide dans le compartiment bioréacteur actif est mesurée et, si la dite hauteur est inférieure à une hauteur basse d'alerte, l'étape d'injection de liquide dans le compartiment bioréacteur actif est répétée. Une hauteur de liquide inférieure à la hauteur basse d'alerte peut en effet être représentative d'un taux de saturation en liquide, dans le massif de déchets, insuffisant pour permettre le bon développement des colonies bactériennes nécessaires à la digestion.
Dans un autre exemple, au cours de l'étape de surveillance, un paramètre du gaz capté représentatif d'un avancement de l'étape de digestion anaérobie est surveillé et, lors de la répétition de l'étape d'injection de liquide, une composition du liquide injecté est ajustée en fonction de l'au moins un paramètre du gaz capté. Par exemple, à tout instant, la quantité de méthane CH4 et la quantité d'oxygène 02 présent dans le biogaz capté donne une information sur l'avancement de la réaction de l'étape de digestion anaérobie : l'absence de CH4 et / ou la présence de 02 dans le gaz capté indique une digestion au stade de l'hydrolyse, de l'acidogénèse ou de l'acétogénèse ; la présence de CH4 et / ou l'absence de 02 indique une digestion au stade de la méthanogénèse ; etc.
Les paramètres attendus pour le liquide accumulé ou le tas capté peuvent être déterminés à partir de valeurs moyennes de mesures réalisées lors de précédentes mises en œuvre du procédé, ou à partir d'abaques issus de la littérature.
En variante, le procédé selon l'invention peut avantageusement comprendre une étape d'initialisation au cours de laquelle on détermine les résultats théoriques attendus de l'étape digestion anaérobie. Les dits résultats sont par exemple obtenus par les étapes suivantes :
- les déchets sont analysés avant leur placement dans un compartiment ; l'analyse permet d'identifier les principaux composants biochimiques dans les déchets à traiter (tels que cellulose, hémicellulose, sucres, protides, lipides, etc. ), et de déterminer la masse relative de chaque composant identifié dans les déchets à traiter, puis
- pour chaque composant biochimique on détermine ses paramètres caractéristiques pour la digestion anaérobie, par exemple à partir d'abaques ; les paramètres caractéristiques comprennent notamment :
* la quantité théorique de CH4 (appelée « potentiel méthanogène », ou BMP) qu'on peut espérer obtenir lors de la digestion anaérobie du dit composant biochimique identifié ; cette quantité théorique de CH4 est usuellement exprimée en litres par kg de matière sèche
* la vitesse de dégradation en condition anaérobie (appelée facteur cinétique ou facteur k) du dit composant biochimique identifié ; cette vitesse de dégradation est usuellement exprimée en % de dégradation par jour et enfin
- on détermine, par exemple par un calcul en moyenne pondérée, les résultats attendus de l'étape de digestion anaérobie des déchets présents dans le compartiment ; les dits résultats attendus sont par exemple représentés sous forme d'une courbe théorique de dégazage, montrant le volume de CH4 produit à tout moment pendant la durée de la digestion anaérobie entre tO (instant de déclenchement de la phase d'hydrolyse par la première injection de liquide) et tO + D (D étant la durée prévue de la digestion anaérobie).
La courbe théorique de dégazage attendue permet de piloter de manière optimale l'étape de digestion, le pilotage consistant à amener la courbe réelle aussi proche que possible de la courbe théorique.
Le liquide introduit au cours d'une étape d'injection de liquide est de préférence du liquide extrait d'au moins un compartiment de l'installation et stocké dans la ou les zones de stockage tampon 47-1, 472 de l'installation. Si la quantité de liquide extrait et stocké n'est pas suffisante pour réaliser une étape d'injection de liquide à un instant donné et / ou si les paramètres physico-chimiques du liquide extrait et stocké ne sont pas en adéquation avec les paramètres physico-chimiques du liquide qui doit être injecté à un instant donné, il est possible d'injecter, en complément ou à la place du liquide extrait et stocké, un ou des adjuvants liquides qui peuvent être un liquide contenant des inoculums ciblés, ou un liquide contenant des matières organiques en suspension, comme cela a été décrit plus haut, ou encore de l'eau. Ainsi, au cours d'une étape d'injection de liquide dans le compartiment bioréacteur actif, le liquide injecté comprend du liquide extrait d'au moins un compartiment de l'installation et / ou un adjuvant liquide. D'un point de vue pratique, dans l'installation, à partir des liquides contenus dans les moyens de stockage de l'installation, et des paramètres mesurés pour le liquide extrait ou le gaz capté, les moyens de distribution fournissent aux moyens d'injection un mélange liquide comprenant du liquide extrait d'au moins un compartiment de l'installation et / ou un adjuvant liquide, selon une composition appropriée
Également, au cours de l'étape de surveillance, un taux de di-hydrogène (H2) dans le gaz capté est mesuré et, si le dit taux de di-hydrogène est inférieur à une valeur basse d'alerte, une étape d'injection de di-hydrogène dans le compartiment est réalisée. La présence de H2 favorise le développement des bactéries hydrogénophiles au stade de la fin de l'acidogénèse et du début acétogénèse. L'ajout d'hydrogène permet de rechercher un équilibre entre les types de bactéries présentes dans le compartiment pour optimiser le passage d'une phase à l'autre.
A la fin de l'étape de digestion anaérobie, le procédé peut encore comprendre une étape d'injection d'air dans le compartiment bioréacteur actif, étape réalisée à la fin de l'étape de digestion anaérobie et déclenchant une étape de fermentation aérobie à l'intérieur du compartiment. Ainsi, à la fin de l'étape de digestion anaérobie, la digestion aérobie (ou compostage) peut être réalisée directement dans le compartiment bioréacteur actif, sans qu'il soit nécessaire de vider le compartiment et d'épandre les déchets résiduels sur une zone d'épandage annexe.
Idéalement, l'injection d'air est réalisée de manière coordonnée avec le retrait de la couverture 20 et peut être poursuivie pendant tout ou partie de l'étape de fermentation aérobie (compostage) de sorte à accélérer sa réalisation. Le retrait de la couverture peut être total ou partiel ; il peut aussi être réalisé progressivement afin de maîtriser les rejets d'effluves, et les éventuelles nuisances olfactives. L'étape de digestion aérobie présente une durée typiquement comprise entre 1 et 5 semaines , préférablement entre 2 et 3 semaines.
Avantageusement, au cours de l'étape d'injection d'air, l'air est injecté par l'intermédiaire de moyens précédemment utilisés pour l'extraction du liquide (organe de pompage 43, pompe d'extraction 46, tube de drainage) et / ou par l'intermédiaire des moyens 30, 30' précédemment utilisés pour le captage du gaz.
Ainsi, l'injection d'air ne nécessite pas de moyens additionnels. En variante, les moyens 40, 40' précédemment utilisés pour injecter le liquide peuvent être démontés. A la fin de l'étape de digestion aérobie, on réalise le vidage du compartiment, notamment grâce aux moyens mécaniques utilisés pour le remplissage initial du compartiment complétés par l'emploi d'engins de chantier pouvant pénétrer dans le compartiment par la rampe d'accès prévue à cet effet.
A titre d'exemple, dans une installation utilisée en continu, installation comprenant 10 compartiments remplis l'un après l'autre, en tenant compte des temps (de quelques semaine à quelques mois) nécessaires à la réalisation de chaque étape, on peut avoir :
- un compartiment en cours de remplissage,
- un compartiment en phase d'hydrolyse suivie de d'acidogénèse (p H sensiblement acide),
- un compartiment en phase d'acidogénèse (pH sensiblement neutre),
- cinq compartiments en phase méthanogénèse (pH sensiblement basique),
- un compartiment en cours de digestion aérobie, et
- un compartiment en cours de vidage qui, une fois vidé, pourra être rempli à nouveau.
Selon un autre aspect de l'invention, la composition du massif de déchets entreposé à l'intérieur du compartiment peut être optimisée pour optimiser la réalisation de l'étape de digestion anaérobie.
Tout d'abord, avant remplissage du compartiment, les déchets à traiter peuvent être broyés de sorte à disposer de déchets présentant une granulométrie homogène et adaptée à la durée du procédé souhaitée.
Également, pour former le massif de déchets au cours de l'étape de remplissage, sont introduits dans le compartiment des matières solides structurantes de forme allongée ayant une largeur ou un diamètre de 1 à 10 cm, une longueur égale à 5 à 10 fois la largeur ou le diamètre et toujours supérieure à 10 cm, la dite fraction de déchets structurants constituant au moins 10 % et de préférence au moins 30 % en volume du mélange de déchets.
Idéalement, pour former le massif de déchets au cours de l'étape de remplissage, sont introduites dans le compartiment une alternance de couches de matières structurantes et de couches de matières organiques méthanogènes.
Les matières solides structurantes, de part leur forme, leurs dimensions et leur rigidité, limitent la compacité du massif lors du remplissage du compartiment ; de plus, les matières structurantes contenant une forte proportion de composés carbonés de type ligniques ou ligno-cellulosiques, leur décomposition en condition anaérobie est limitée voire insignifiante pendant l'avancement de l'étape de digestion ce qui limite le tassement du massif de déchets pendant l'étape de digestion ; le massif conserve ainsi son caractère homogène tout au long de l'étape de digestion anaérobie ; les matières structurantes facilitent ainsi l'étape de digestion. Le mélange de matières organiques structurantes et de matières organiques méthanogènes optimise le rendement (en terme de quantité de méthane produit et de durée) de l'étape de digestion.

Claims

REVENDICATIONS
1. Installation de traitement de déchets solides contenant des matières organiques fermentescibles pour produire du gaz et récupérer le gaz produit, installation comprenant :
- au moins un compartiment (4a-4F), chaque compartiment comprenant des parois périphériques (1A-1F, 3A-3F) et un fond (10) définissant ensemble un volume intérieur (Vint) adapté pour recevoir des déchets à traiter, une ouverture d'admission des déchets et une zone d'accumulation de liquide provenant au moins en partie de la décomposition des matières organiques,
- au moins une couverture (20) adaptée à recouvrir et fermer au moins un compartiment de manière étanche aux gaz et aux liquides,
- des moyens de captage (30, 30', 33, 34) d'un gaz provenant au moins en partie de la décomposition des déchets, et
- des moyens d'injection (40, 40', 44) de liquide adaptés pour amener du liquide dans le volume intérieur d'au moins un compartiment, installation caractérisée en ce que les moyens d'injection de liquide sont configurés pour introduire dans le volume intérieur d'un compartiment bioréacteur actif contentant un massif de déchets à traiter, à au moins un instant prédéfini, un volume (VI) initial de liquide supérieur à un volume minimal VI min de liquide propre à saturer en liquide des couches supérieures du massif de déchets solides.
2. Installation selon la revendication 1 dans laquelle le volume minimal Vlmin de liquide à injecter est le volume de liquide nécessaire pour saturer en liquide les couches supérieures du massif sur une hauteur égale à 0.5/M mètre, et de préférence sur une hauteur égale à 0.8/M mètre, où M est un indice de macroporosité du massif de déchets.
3. Installation selon l'une des revendications 1 ou 2 dans laquelle le volume (VI) initial de liquide est injecté pendant un temps d'injection (Ti) de liquide initial inférieur à un temps maximal d'injection (Timax) déterminé par Timax = [VI/(S*C)]*N où :
- S est une surface du massif de déchets,
- C est un indice de conductivité hydraulique du massif de déchets, et
- N est un paramètre représentatif d'une efficacité attendue d'une percolation du liquide injecté dans le massif de déchets, N étant supérieur à 1, de préférence supérieur à 5 et idéalement supérieur à 10.
4. Installation selon l'une des revendications précédentes comprenant également des moyens de distribution (70) de liquide comprenant des zones de stockage (47i, 472, 473, 474) de liquide et un moyen de mélange agencé pour fournir aux moyens d'injection un mélange liquide comprenant du liquide provenant d'au moins une zone de stockage.
5. Installation selon la revendication précédente dans laquelle, dans le mélange liquide, une proportion de liquide provenant de chaque zone de stockage (47 472, 473, 474) est fonction de paramètres du gaz précédemment capté dans le compartiment bioréacteur actif et représentatifs d'un avancement du traitement dans le compartiment bioréacteur actif et / ou en fonction de paramètres du liquide précédemment extrait du compartiment bioréacteur actif et représentatifs d'un état biochimique moyen du massif de déchets contenu dans le compartiment bioréacteur actif.
6. Installation selon la revendication précédente, dans laquelle les moyens de distribution (70) comprennent également des moyens d'extraction de liquide (43, 45) agencés pour extraire du liquide dans la zone d'accumulation (Z) d'au moins un compartiment et pour amener le liquide extrait dans une zone de stockage tampon des moyens de distribution.
7. Installation selon la revendication précédente, dans laquelle les moyens de distribution (70) comprennent au moins deux zones de stockage tampon (471? 472) et dans laquelle les moyens d'extraction sont agencés pour amener du liquide extrait vers l'une ou l'autre des zones de stockage tampon en fonction d'au moins un paramètre biochimique du liquide extrait.
8. Installation selon l'une des revendications précédentes dans laquelle les moyens de stockage comprennent également au moins une zone de stockage d'un adjuvant liquide (473, 474).
9. Procédé de mise en œuvre d'une installation de traitement de déchets contenant des matières organiques fermentescibles pour produire du gaz et récupérer le gaz produit, ladite installation étant conforme à l'une des revendications précédentes et comprenant au moins un compartiment (4A-4F), le ou chaque compartiment comprenant des parois périphériques (1A-1F, 3A-3F) et un fond (10) définissant ensemble un volume intérieur (Vint) adapté pour recevoir des déchets à traiter, une ouverture d'admission des déchets et une zone d'accumulation (Z) de liquide provenant au moins en partie d'une décomposition des matières organiques des déchets, le dit procédé comprenant, pour un compartiment bioréacteur actif :
- une étape de remplissage du volume intérieur du compartiment bioréacteur actif avec les déchets à traiter de façon à former un massif de déchets,
- une étape de couverture consistant à disposer une couverture (20) étanche aux gaz et aux liquides au dessus du massif de déchets de manière à rendre sensiblement étanche le compartiment bioréacteur actif,
- une étape de digestion anaérobie au moins partielle des matières organiques fermentescibles des déchets de manière à produire un gaz et un liquide, le gaz étant capté et le liquide étant accumulé dans la zone d'accumulation, et
- une étape d'injection de liquide dans le compartiment bioréacteur actif, procédé caractérisé en ce que l'étape d'injection de liquide consiste à introduire un volume (VI) initial de liquide supérieur à un volume minimal Vlmin initial de liquide propre à saturer en liquide des couches supérieures du massif de déchets solides.
10. Procédé selon la revendication 9 dans lequel l'étape d'injection initiale de liquide est réalisée avant l'étape de digestion anaérobie.
11. Procédé selon l'une des revendications 9 à 10 comprenant également au cours de l'étape de digestion, une étape d'extraction d'au moins une partie du liquide hors de la zone d'accumulation, le liquide extrait étant amené dans une zone de stockage (471? 472).
12. Procédé selon la revendication 11 dans lequel, au cours de l'étape de digestion anaérobie, le liquide extrait est amené dans une première zone de stockage (47q) ou une deuxième zone de stockage (472) en fonction d'au moins un paramètre biochimique du liquide extrait.
13. Procédé selon l'une des revendications 9 à 12 comprenant également, en parallèle de l'étape de digestion :
- une étape de surveillance d'au moins un paramètre du liquide accumulé et / ou d'au moins un paramètre du gaz capté dans le compartiment bioréacteur actif et,
- si au moins un paramètre atteint une valeur d'alerte prédéfinie associée au dit au moins un paramètre, une étape d'injection de liquide ou une étape d'injection de gaz dans le compartiment bioréacteur actif est réalisée.
14. Procédé selon la revendication 13 dans lequel, au cours de l'étape de surveillance, une hauteur du liquide dans le compartiment bioréacteur actif est mesurée et, si la dite hauteur est inférieure à une hauteur basse d'alerte, l'étape d'injection de liquide dans le compartiment bioréacteur actif est répétée.
15. Procédé selon la revendication 14 dans lequel :
- au cours de l'étape de surveillance, un paramètre du gaz capté représentatif d'un avancement de l'étape de digestion est surveillé, et
- lors de la répétition de l'étape d'injection de liquide, une composition du liquide injecté est ajustée en fonction de l'au moins un paramètre du gaz capté.
16. Procédé selon l'une des revendications 9 à 15 dans lequel, au cours de l'étape d'injection de liquide, le liquide injecté comprend du liquide extrait d'au moins un compartiment de l'installation et / ou un adjuvant liquide.
17. Procédé selon l'une des revendications 13 à 16 dans lequel, au cours de l'étape de surveillance, un taux de di-hydrogène ( H 2) dans le gaz capté est mesuré et, si le dit taux de di- hydrogène est inférieur à une valeur basse d'alerte, une étape d'injection de di-hydrogène dans le compartiment est réalisée.
18. Procédé selon l'une des revendications 9 à 17 comprenant également une étape d'injection d'air dans le compartiment, étape réalisée à la fin de l'étape de digestion anaérobie et déclenchant une étape de fermentation aérobie à l'intérieure du compartiment.
19. Procédé selon la revendication 18 dans lequel, au cours de l'étape d'injection d'air, l'air est injecté par l'intermédiaire de moyens précédemment utilisés pour l'extraction du liquide et / ou par l'intermédiaire de moyens précédemment utilisés pour le captage du gaz.
20. Procédé selon l'une des revendications 9 à 19 dans lequel, pour former le massif de déchets au cours de l'étape de remplissage, sont introduits dans le compartiment des matières solides structurantes de forme allongée ayant une largeur ou un diamètre de 1 à 10 cm, une longueur égale à 5 à 10 fois la largeur ou le diamètre et supérieure à 10 cm, la dite fraction de déchets structurants constituant au moins 10 % et de préférence au moins 30 % en volume du mélange de déchets.
21. Procédé selon la revendication 20 dans lequel, pour former le massif de déchets au cours de l'étape de remplissage, sont introduites dans le compartiment une alternance de couches de matières structurantes et couches de matières organiques méthanogènes.
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