FR2469862A1

FR2469862A1 - Fermentation chamber to produce methane from organic waste - has extra large doorway for fast batch loading and discharging

Info

Publication number: FR2469862A1
Application number: FR7929204A
Authority: FR
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1979-11-22
Filing date: 1979-11-22
Publication date: 1981-05-29
Also published as: FR2469862B1

Abstract

In appts. for the aerobic or anaerobic fermentation of vegetable waste, manure, stable litter etc. in which a batch of waste is loaded into a chamber, the chamber now has a doorway in one side which is big enough to allow the vehicle loading of a new batch into the chamber. The chamber can be of rectangular cross-section made up of flat, prefabricated units, e.g. of concrete, lined with a gas-impermeable membrane of rubber or flexible patrick. Alternatively, the chamber can be of horizontal, cylindrical form, made of rigid metal or plastic sections which are factory made and assembled on site. The chamber can be loaded in stages by a tractor driving in and out. Alternatively, a complete batch can be wheeled into the chamber in a cage which stays inside until fermentation is complete.. Loading and unloading of the chamber is speeded up considerably. Manhandling is eliminated. Inexpensive factory units can be assembled for high output generators of methane.

Description

La présente invention concerne des cuves de fermentation méthanique, destinées à produire du méthane à partir de fumiers, pailles ou tout autre végétal fermentescible. Elle est particulièrement adaptée au procédé DUCELLIER-ISMAN, qui consiste à faire précéder la phase anaérobie, d'une phase de préfermentation aérobie, dans des fermenteurs à fonctionnement discontinu, par cuvaisons successives.The present invention relates to methane fermentation tanks, intended to produce methane from manure, straw or any other fermentable plant. It is particularly suitable for the DUCELLIER-ISMAN process, which consists of preceding the anaerobic phase with an aerobic pre-fermentation phase in fermenters with discontinuous operation, by successive vatting.

Les cuves actuellement utilisées ont des formes diverses (parallélépipédique ou cylindrique) et sont réalisées en béton armé, en métal, ou en matière plastique rigide, telle que PVC, ou polyester armé de fibre de verre.The tanks currently used have various shapes (parallelepiped or cylindrical) and are made of reinforced concrete, metal, or rigid plastic, such as PVC, or polyester reinforced with fiberglass.

Leur chargement en matière fermentescible s'opère soit par pompage d'effluents contenant des particules solides (ce qui limite évidemment considérablement la charge en matière fermentescible), soit par des engins de manutention tels que fourche de tracteur agricole, élévateur à bande ou à godets, vis sans fin, etc... (ce qui nécessite la présence d'un couvercle et d'une porte)
Les exigences techniques imposées par la nature même de la fermentation (résistance à la corrosion, étanchéité aux liquides et aux gaz) conduisent à la fabrication en usine, objet de contrôles stricts, d'ensembles monoblocs.They are loaded with fermentable material either by pumping effluents containing solid particles (which obviously considerably limits the load with fermentable material), or by handling equipment such as a farm tractor fork, belt or bucket elevator , worm, etc ... (which requires the presence of a cover and a door)
The technical requirements imposed by the very nature of the fermentation (resistance to corrosion, tightness to liquids and gases) lead to factory production, subject to strict controls, of monoblock assemblies.

On est alors limité, en dimensions, par les gabarits imposés aux transports routiers ou ferroviaires.We are then limited in size by the sizes imposed on road or rail transport.

Or, l'intérêt économique de la fermentation méthanique est d'autant plus grand que les volumes des fermenteurs sont plus importants.However, the economic benefit of methane fermentation is all the greater as the volumes of fermenters are larger.

On se trouve donc confronté à un choix entre deux solutions - Construction en usine de fermenteurs de qualité satisfaisante, mais de dimensions obligatoirement limitées, donc d'un prix de revient élevé au métre cube.We are therefore faced with a choice between two solutions - Factory construction of satisfactory quality fermenters, but of necessarily limited dimensions, therefore of a high cost price per cubic meter.

- Construction sur place de fermenteurs de grande capacité,mais d'une qualité technique discutable sur le plan de l'étanchéité et de la résistance à la corrosion. - On-site construction of large capacity fermenters, but of questionable technical quality in terms of sealing and corrosion resistance.

Le fermenteur objet de l'invention permet de sortir de cette alternative, en réalisant en usine une cuve de dimensions importantes, très facilement assemblée sur le lieu d'exploitation. I1 permet ainsi d'allier une qualité rigoureusement contrôlée à un coût relativement faible au mètre cube utile.The fermenter object of the invention allows to get out of this alternative, by making in the factory a tank of large dimensions, very easily assembled at the place of operation. It thus makes it possible to combine rigorously controlled quality at a relatively low cost per useful cubic meter.

L'appareil objet de l'invention se compose d'une poche en matériau souple, aisèment repliable pour le transport, étanche à l'eau et aux gaz, montée sur le lieu d'exploitation dans un berceau assemblable, destiné à lui donner la forme voulue (paral lèlépipède, ou autre) et à supporter les efforts hydrostatiques engendrés par la masse contenue dans la poche
Le berceau est donc transporté aisèment, en éléments démontés, jusqu'au lieu de montage. I1 est assemblé par tout système de fixation, tel que boulonnage ou autre, de manière à réaliser un ensemble destiné à recevoir la poche souple.The device which is the subject of the invention consists of a pocket made of flexible material, easily foldable for transport, water and gas tight, mounted on the place of use in an assemblable cradle, intended to give it the desired shape (paral lepeped, or other) and to support the hydrostatic forces generated by the mass contained in the pocket
The cradle is therefore transported easily, in disassembled elements, to the place of assembly. I1 is assembled by any fixing system, such as bolting or the like, so as to produce an assembly intended to receive the flexible pocket.

Celle-ci est montée sur le berceau, et constitue un parallélè pipède à 5 faces.This is mounted on the cradle, and constitutes a parallel 5-sided piped.

En effet, pour permettre l'accès de la poche au panier contenant la matière fermentesciblen une des faces latérales du parallèlépipède est supprimée, et remplacée par une porte ouvrant par un axe vertical Cette porte est maintenue en position fermée par une série de petits vérins hydrauliques à double effet agissant sur des verrous appliquant fortement la porte sur le joint d'étanchéité. Une petite pompe hydraulique à main agit sur les vérins pour la fermeture et 1 t ouverture. Indeed, to allow access from the pocket to the basket containing the fermentable material, one of the side faces of the parallelepiped is removed, and replaced by a door opening with a vertical axis. This door is held in the closed position by a series of small hydraulic cylinders. double acting acting on locks strongly applying the door on the seal. A small hydraulic hand pump acts on the cylinders for closing and 1 t opening.

Le panier est un parallèlépipède rectangle de dimensions légère- ment inférieures à celles, intérieures, de la cuve : il est entièrement démontable et remontable sans outillage aucun.The basket is a rectangular parallelepiped with dimensions slightly smaller than those inside of the tank: it is completely removable and reassemblable without any tools.

Les deux surfaces horizontales supérieure et inférieure sont formées de tôles galvanisées à clairevoies, telles que le métal
Déployé, et les 4 surfaces verticales de tôles galvanisées pleines, pour canaliser à travers la matière fermentescible l'air ou les liquides de recyclage.The two upper and lower horizontal surfaces are formed of galvanized sheets with louvres, such as metal
Deployed, and the 4 vertical surfaces of solid galvanized sheets, to channel the air or the recycling liquids through the fermentable material.

Reposant sur des rails intérieurs à la cuve par l'intermédiaire de galets à boudins montés sur bronze fritté, le panier est chargé et déchargé à l'air libre à l'extérieur de la cuve, grâce à des rails fixés au sol-et des rails intermédiaires amovibles permettant la manoeuvre de la porte.Resting on rails inside the tank by means of flanged rollers mounted on sintered bronze, the basket is loaded and unloaded in the open air outside the tank, thanks to rails fixed to the ground - and removable intermediate rails for operating the door.

D'autres dispositifs complétent cette cuve - Une butée haute réalisée' en tubes permet de maintenir à un
niveau limite la panier qui peut être soulevé par la poussée
vertical de l'eau sur la cellulose.Other devices complete this tank - A high stop made in tubes makes it possible to maintain at a
level limits the basket which can be lifted by the push
vertical water on cellulose.

- Des prises de mesures diverses -- Un orifice en partie supérieure, pour recueillir le gaz
produit.- Various measurements - A hole in the upper part, to collect the gas
product.

- Un orifice faisant office de trop plein, et dégageant les
liquides, à partir dcun certain niveau, par l'intermédiaire
d'un siphon capable de tenir la pression de gaz interne à la
cuve.- An orifice acting as an overflow, and releasing the
liquids, from a certain level, through
a siphon capable of holding the internal gas pressure at the
tank.

A chaque cuve est associée une machinerie, placée à l'extérieur, destinée aux transports des liquides et a la ventilation.To each tank is associated a machinery, placed outside, intended for the transport of liquids and for ventilation.

Elle comporte - Une pompe, adaptée aux liquides pompés, permettant le remplis
sage, la vidange et le recyclage de liquides chargés.It includes - A pump, adapted to the pumped liquids, allowing the filling
emptying and recycling of loaded liquids.

- Un dispositif de réchauffage monté sur le circuit de recyclage
permettant le maintien à température constante de la masse à
l'intérieur de la cuve.- A heating device mounted on the recycling circuit
allowing the mass at constant temperature to
inside the tank.

- Un dispositif de ventilation (air surpressé - surpresseur
ventilateur) assurant l'aération des matières fermentescibles
pendant la phase aérobie.- A ventilation device (pressurized air - booster
ventilator) ensuring the aeration of fermentable materials
during the aerobic phase.

- Les vannes nécessaires aux diverses opérations.- The valves necessary for the various operations.

- Les appareils de contrôle et de régulation de température et
de niveau nécessaires à la conduite des opérations de fermenta
tion.- Temperature control and regulation devices and
level necessary for the conduct of fermenta operations
tion.

Enfin, la réaction méthanogene anaérobie étant très faiblement exothermique, et la température devant être maintenue aussi voisine que possible de 370 durant cette réaction, une enveloppe calorifuge entoure totalement la cuve, porte comprise.Finally, the anaerobic methanogenic reaction being very slightly exothermic, and the temperature having to be kept as close as possible to 370 during this reaction, a heat-insulating envelope completely surrounds the tank, door included.

La partie inférieure de la cuve repose sur un socle en matériau isolant capable de supporter la charge du fermenteur : mousse de polyuréthane, par exemple. The lower part of the tank rests on a base made of insulating material capable of supporting the load of the fermenter: polyurethane foam, for example.

Nous décrivons ci-dessous une réalisation étudiée dans le détail en mentionnant les différentes variantes possibles. C'est la cuve représentée à la planche I.We describe below a realization studied in detail by mentioning the different possible variants. It is the tank shown in Plate I.

Un berceau est réalisé par l'assemblage sur place de cadres en profilés métalliques 1, fabriqués en usine. Ces cadres sont revêtus intérieurement d'un contre-plaqué 2 qualité "extérieur" collé sur les montants du cadre par une colle polymérisante. A cradle is produced by the assembly on site of frames in metal profiles 1, manufactured in the factory. These frames are coated internally with a plywood 2 of "exterior" quality bonded to the uprights of the frame with a polymerizing adhesive.

L'ensemble des parties metalliques est protégé par galvanisation à chaud.All of the metal parts are protected by hot-dip galvanizing.

Ce berceau étant monté, la poche étanche souple est appliquée sur ses parois, et maintenue par des oreilles de fixation. Cette poche 3 peut être réalisée en caoutchouc naturel ou synthétique ou prsduit plastique similaire, enduit. Elle est totalement her métique, réalisée en usine suivant la technique bien-connue des embarcations gonflables ou des réservoirs souples
La porte 4 s'ouvre vers l'avant, autour drun axe verticalnelle peut s'ouvrir de plus d'un angle droit.This cradle being mounted, the flexible waterproof pocket is applied to its walls, and held by fixing ears. This pocket 3 can be made of natural or synthetic rubber or similar plastic prsduit, coated. It is completely heretical, carried out in the factory using the well-known technique of inflatable boats or flexible tanks.
Door 4 opens forward, around a vertical axis can open more than a right angle.

Elle est constituée de cadres identiques aux cadres latéraux et de fond 1. Un revêtement étanche identique en qualité à la poche 3 lui confère une parfaite étanchéité.It consists of frames identical to the side and bottom frames 1. A waterproof coating identical in quality to the pocket 3 gives it a perfect seal.

Un joint à section rectangulaire 5 est fixe sur le cadre d'entrée de cuve et est comprimé lors de la fermeture par des vérins hydrauliques commandés par une petite pompe à main, le tout fixé sur l'extérieur de la porte, et noyé dans l'isolant thermique.A rectangular section seal 5 is fixed to the tank entry frame and is compressed during closing by hydraulic cylinders controlled by a small hand pump, all fixed to the outside of the door, and embedded in the 'thermal insulator.

La machinerie 6 est placée dans une enceinte isolée thermiquement à l'arrière du fermenteur (Planche NO II). The machinery 6 is placed in a thermally insulated enclosure at the rear of the fermenter (Plate NO II).

Elle comprend les organes nécessaires à la circulation des divers fluides - Une pompe de circulation 7, - Un ventilateur de soufflage 8, - Un système de réchauffage 9, - Des vannes d'isolement 10.It includes the components necessary for the circulation of the various fluids - A circulation pump 7, - A blowing fan 8, - A heating system 9, - Isolation valves 10.

L'isolation II est assurée par une forte épaisseur de polystyrène (épaisseur en fonction du climat de la région) sur toutes les faces, porte comprise. L'isolation est fixée de manière définitive, par collage, par exemple. Insulation II is provided by a large thickness of polystyrene (thickness depending on the climate of the region) on all sides, door included. The insulation is permanently fixed, for example by gluing.

L'ensemble est recouvert de terre sur les 3 faces latérales, de façon à l'isoler au mieux de l'environnement extérieur. La porte est placée dans la meilleure orientation possible, à l'abri des vents (au Sud, en principe dans nos régions).The whole is covered with earth on the 3 side faces, so as to isolate it as well as possible from the outside environment. The door is placed in the best possible orientation, sheltered from the winds (in the South, in principle in our regions).

Sur le "plancher " du berceau, 2 rails 12 sont fixés. Ils sont prolongés à l'extérieur par 2 rails 13 fixés au sol, reliés aux rails 12, par 2 rails amovibles 14, ceci afin de permettre l'ouverture et la fermeture de la porte 4.On the "floor" of the cradle, 2 rails 12 are fixed. They are extended outside by 2 rails 13 fixed to the ground, connected to the rails 12, by 2 removable rails 14, this in order to allow the opening and closing of the door 4.

Sur ces rails, se déplace, grâce à un crochet 15, attelé au tracteur, si on a affaire a une cuve de grandes dimensions, un panier composé d'ensembles tous galvanisés à chaud - Un socle 16 formé de cornières, monté sur galets à boudins 17
et dont le fond est constitué de métal Déployé 18 afin de per
mettre la ventilation de la matière fermentescible pendant
la période aérobie et le passage des liquides pendant la
période anaérobie.On these rails, moves, thanks to a hook 15, coupled to the tractor, if we are dealing with a large tank, a basket composed of all hot-dip galvanized assemblies - A base 16 formed of angles, mounted on rollers sausages 17
and whose bottom is made of expanded metal 18 in order to per
put the ventilation of the fermentable material during
the aerobic period and the passage of fluids during the
anaerobic period.

- Un panneau avant 19 (identique au panneau arrière) composé de
cornières et de tôles minces avec renforts.- A front panel 19 (identical to the rear panel) composed of
angles and thin sheets with reinforcements.

- Des panneaux latéraux 20 composés de cornières, de fers plats,
de tôles minces renforcées.- Side panels 20 composed of angles, flat irons,
reinforced thin sheets.

- Des panneaux supérieurs 21 composés de-cornières, de métal
Déployé comme le socle 16, pour permettre le passage des
fluides.- Upper panels 21 composed of angles, metal
Deployed like the base 16, to allow the passage of
fluids.

- Des raidisseurs 22 assurant la bonne tenue latérale de l'en
semble.- Stiffeners 22 ensuring good lateral resistance of the in
seems.

Ce panier permet, placé à l'extérieur de la cuve, assemblé, sauf les panneaux supérieurs 21, de recevoir le chargement de matières fermentescibles de la fourche frontale d'un tracteur agricole; les matières peuvent être tassées au degré désiré.This basket allows, placed outside the tank, assembled, except the upper panels 21, to receive the load of fermentable materials from the front fork of an agricultural tractor; materials can be packed to the desired degree.

Dans le cas de cuves de fortes dimensions deux tracteurs peuvent travailler en même temps, un de chaque côté du panier.In the case of large tanks two tractors can work at the same time, one on each side of the basket.

Une fois le chargement terminé, le panier est poussé dans la cuve soit main, soit au tracteur, suivant ses dimensions et son poids, les rails amovibles 14 sont retirés et la porte 4 fermée. Once loading is complete, the basket is pushed into the tank either by hand or by tractor, depending on its size and weight, the removable rails 14 are removed and the door 4 closed.

En fin de cycle méthanogène, la porte est ouverte, les rails amovibles remis en place, le panier sorti a 11 extérieur de la cuve par attelage au crochet 15. At the end of the methanogenic cycle, the door is open, the removable rails put back in place, the basket pulled out 11 outside the tank by coupling to the hook 15.

Pour retirer le fertilisant obtenu, les panneaux 19 et 20 sont déposés ainsi que les raidisseurs 22. La fourche frontale du tracteur se saisit de la matière assez compacte qui repose sur le fond de panier 18 et la place en dépôt sur une aire préparée à cet effet.To remove the fertilizer obtained, the panels 19 and 20 are removed as well as the stiffeners 22. The front fork of the tractor takes hold of the fairly compact material which rests on the backplane 18 and places it in storage on an area prepared for this purpose. effect.

L'appareil objet de l'invention permet une fabrication industrielle en grande série de fermenteurs destinés a l'équipement d'exploitations agricoles de toute importance.The device which is the subject of the invention allows industrial production in large series of fermenters intended for the equipment of agricultural holdings of any importance.

Sa conception modulaire autorise la réalisation de cuves de dif férentes longueurs, à partir de cadres standards, par assemblage d'un nombre adéquat de ces cadres entre eux.Its modular design allows the production of tanks of different lengths, from standard frames, by assembling an adequate number of these frames together.

Son prix de revient, son étanchéité parfaite, sa très bonne tenue à la corrosion, tous les éléments étant galvanisés à chaud, son transport et son montage aisés, permettront sa grande diffusion.Its cost price, its perfect sealing, its very good resistance to corrosion, all the elements being hot-dip galvanized, its easy transport and assembly, will allow its wide distribution.

Il peut également être employé, en plus grandes dimensions, a l'échelle de coopératives agricoles traitant le mais ou le blé par exemple.It can also be used, in larger dimensions, on the scale of agricultural cooperatives processing maize or wheat for example.

De telles installations, par l'importance des quantités de méthane produit, justifieraient la mise en place de stations de compression du gaz dans des bouteilles, de façon à l'utiliser comme carburant pour les moteurs à explosion (tracteurs, voitures camionnettes, etc.) Such installations, by the importance of the quantities of methane produced, would justify the installation of gas compression stations in bottles, so as to use it as fuel for internal combustion engines (tractors, vans, etc.). )

Claims

IONS CLAIMS

1. Fermentation installation for the production of methane from various plants, comprising a fermentation tank comprising an access door for introducing inside this tank the fermentable plant material, this door being mounted along an axis of vertical articulation which completely releases one of the lateral faces of the tank, characterized in that the installation comprises at least one basket intended to be loaded with said fermentable material and to be discharged outside the tank, means being provided to move this basket inside the tank, by said door with vertical axis.

2. Installation according to claim 1, characterized in that the basket is mounted rolling on rails extending outside and inside the tank.

3. Installation according to any one of claims 1 or 2, characterized in that the tank is parallelepiped and in that the basket also parallelepiped has external dimensions slightly smaller than the internal dimensions of the tank.

4. Installation according to claim 3, the ceiling of the tank carrying means making it possible to spray the fermentable material introduced into this tank and the floor of the latter comprising means for aerating said material, characterized in that '' at least the upper and lower sides of the basket are formed by louvered panels to allow the passage of water during the watering phase and the passage of air during the aeration phase, when the basket is introduced inside the tank.

5. Installation according to any one of claims 3 or 4, characterized in that the basket is completely removable and reassemblable without any tools.

6. Installation according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the rails located inside the tank, are connected to those located outside of this tank by removable rails intended to be removed during opening and closing the door.