FR2956396A1

FR2956396A1 - INSTALLATION FOR TREATING DIGESTATS FROM AT LEAST ONE ENCLOSURE OF METHANIZATION OF ESSENTIALLY ORGANIC MATERIALS

Info

Publication number: FR2956396A1
Application number: FR1051153A
Authority: FR
Inventors: Guy Aubret; Jean Gregoire Deroo
Original assignee: Carbofil France
Current assignee: MAIVEO, FR
Priority date: 2010-02-18
Filing date: 2010-02-18
Publication date: 2011-08-19
Anticipated expiration: 2030-02-18
Also published as: WO2011101580A1; FR2956396B1; EP2536667A1

Abstract

Cette installation de traitement de digestats provenant d'au moins une enceinte de méthanisation de matières essentiellement organiques telles que des déjections animales, comprend au moins un bassin d'anoxie (A) apte à récupérer lesdits digestats, et un dispositif de brassage et d'aération (D) connecté en boucle audit bassin d'anoxie (A), ledit dispositif (D) étant du type comprenant : - une cuve (1) de traitement de la fraction liquide provenant dudit bassin d'anoxie (A), connectée à ce bassin (A) par au moins une conduite aller (C4) et par au moins une conduite retour (C5), - au moins un entonnoir (11) disposé dans la partie supérieure de ladite cuve (1), comportant une partie supérieure sensiblement cylindrique (Cy) ménageant un passage avec cette cuve (1), - au moins une gaine (12) reliée au fond dudit entonnoir (11) et s'étendant en direction du fond de ladite cuve (1), ladite gaine (12) comportant au moins une ouverture dans ses parties supérieure et inférieure, - au moins une hélice (13) située dans ladite gaine (12), et - des moyens (15) pour entraîner ladite hélice (13) en rotation.This facility for the treatment of digestates from at least one methanization chamber of essentially organic materials such as animal waste, comprises at least one anoxic basin (A) capable of recovering said digestates, and a mixing device and aeration (D) connected in a loop to said anoxic tank (A), said device (D) being of the type comprising: - a tank (1) for treating the liquid fraction coming from said anoxic tank (A), connected to this basin (A) by at least one forward pipe (C4) and at least one return pipe (C5), - at least one funnel (11) disposed in the upper part of said tank (1), comprising a substantially upper part cylindrical (Cy) providing a passage with this vessel (1), - at least one sheath (12) connected to the bottom of said funnel (11) and extending towards the bottom of said vessel (1), said sheath (12) having at least one opening in its upper and lower parts e, - at least one propeller (13) located in said sheath (12), and - means (15) for driving said propeller (13) in rotation.

Description

La présente invention se rapporte à une installation de traitement de digestats de méthanisation. On connaît de la technique antérieure des enceintes de méthanisation, permettant de transformer en méthane des déchets essentiellement organiques grâce 5 à une fermentation anaérobie. On trouve ce type d'enceintes notamment dans le domaine du traitement des déjections animales provenant d'exploitations agricoles d'élevage, telles que le lisier de porc. Bien que permettant une conversion efficace d'une partie de ces déjections 10 en méthane, pouvant ensuite être utilisé directement pour le chauffage, ou bien comme combustible pour des turbines de fabrication d'électricité, de telles enceintes de méthanisation présentent l'inconvénient de ne pas transformer les composés azotés (ions ammonium et ammoniaque en particulier) qui se trouvent principalement dans la fraction liquide de ces déjections. 15 Or, la réglementation européenne est contraignante quant à la possibilité d'épandre ces composés azotés en plein champ : des zones d'élevage porcin intensif, comme la Bretagne en France ou la plaine du Pô en Italie, sont particulièrement concernées par cette réglementation. L'épandage des composés azotés en plein champ est en effet à l'origine de 20 nombreuses pollutions, comme la propagation d'algues vertes dans les estuaires des fleuves traversant les régions d'élevage intensif. Il existe donc une nécessité de traitement des composés azotés en aval des cuves de méthanisation des matières organiques telles que les déjections animales. Une méthode de traitement utilisée dans l'art antérieur consiste à nitrifier 25 (oxyder) les composés azotés, de manière à transformer les ions ammonium et l'ammoniaque en nitrates au moyen de bactéries autotrophes dans un réacteur aérobie, puis à dénitrifier les nitrates en azote gazeux (inoffensif, et pouvant se dégager dans l'atmosphère sans aucun risque) au moyen de bactéries hétérotrophes dans un réacteur anaérobie. 30 Dans ce type de traitement, communément désigné par Ndn (nitrification-dénitrification), les réactions successives en jeu sont donc : The present invention relates to a methanization digestate treatment plant. Prior art is known methanization enclosures, to transform into methane substantially organic waste through an anaerobic fermentation. This type of enclosure is particularly found in the field of the treatment of animal waste from farmed farms, such as pig manure. Although allowing an effective conversion of a portion of this waste 10 methane, which can then be used directly for heating, or as a fuel for power generation turbines, such methanization pregnant have the disadvantage of not not to transform the nitrogenous compounds (ammonium ions and ammonia in particular) which are mainly in the liquid fraction of these excrements. 15 However, the European regulation is binding as to the possibility of spreading these nitrogen compounds in the field: intensive pig breeding areas, such as Brittany in France or the Po plain in Italy, are particularly concerned by this regulation. The spreading of nitrogen compounds in the open field is indeed at the origin of many pollutions, such as the spread of green algae in the estuaries of the rivers crossing the intensive breeding areas. There is therefore a need for treatment of nitrogen compounds downstream of the biogas tanks of organic materials such as animal waste. One treatment method used in the prior art is to nitrify (oxidize) the nitrogen compounds, so as to convert the ammonium ions and ammonia to nitrates by means of autotrophic bacteria in an aerobic reactor, and then to denitrify the nitrates. Nitrogen gas (harmless, and able to escape into the atmosphere without any risk) by means of heterotrophic bacteria in an anaerobic reactor. In this type of treatment, commonly referred to as Ndn (nitrification-denitrification), the successive reactions involved are therefore:

(1) Nitrification : NH3, NH4+ + 02 -* NO3- (1) Nitrification: NH3, NH4 + + 02 - * NO3-

35 (2) Dénitrification : NO3 -* NO2 -* N2 gazeux L'inconvénient est que ce type de traitement met en jeu des dispositifs d'aération qui présentent de fortes consommations d'énergie électrique, et qui grèvent du coup sérieusement le bénéfice de la production d'énergie électrique à partir du méthane obtenu. (2) Denitrification: NO 3 - * NO 2 - * N 2 gaseous The disadvantage is that this type of treatment involves aeration devices that have high energy consumption, and therefore severely increase the benefit of the production of electrical energy from the methane obtained.

De plus, ces dispositifs d'aération sont très encombrants, et engendrent comme sous-produits des mousses qui s'envolent et viennent polluer l'environnement immédiat de l'installation. La présente invention a notamment pour but de supprimer ces inconvénients. In addition, these aeration devices are very bulky, and generate as by-products foams that fly and pollute the immediate environment of the installation. The present invention is intended in particular to eliminate these disadvantages.

On atteint ce but de l'invention avec une installation de traitement de digestats provenant d'au moins une enceinte de méthanisation de matières essentiellement organiques telles que des déjections animales, cette installation comprenant au moins un bassin d'anoxie apte à récupérer lesdits digestats, et un dispositif de brassage et d'aération connecté en boucle audit bassin d'anoxie, remarquable en ce que ledit dispositif est du type comprenant : - une cuve de traitement de la fraction liquide provenant dudit bassin d'anoxie, connectée à ce bassin par au moins une conduite aller et par au moins une conduite retour, - au moins un entonnoir disposé dans la partie supérieure de ladite cuve, comportant une partie supérieure sensiblement cylindrique ménageant un passage avec cette cuve, - au moins une gaine reliée au fond dudit entonnoir et s'étendant en direction du fond de ladite cuve, ladite gaine comportant au moins une ouverture dans ses parties supérieure et inférieure, - au moins une hélice située dans ladite gaine, et - des moyens pour entraîner ladite hélice en rotation. Grâce à ce dispositif particulier de brassage et d'aération, conforme à l'un quelconque des documents de l'art antérieur EP 0 687 497, FR97/00116, FR01/05292, FR01/05293, on peut aérer très efficacement les composés azotés (ammonium, ammoniaque) qui se trouvent dans la fraction liquide provenant du bassin d'anoxie, et réaliser ainsi dans des conditions optimales les réactions de nitrification/dénitrification. Par «efficacement», on entend que le rapport quantité d'électricité consommée par l'aérateur / volume de liquide aéré est optimal, et ce en raison de l'excellent rendement énergétique du dispositif conforme à l'art antérieur susmentionné. This object of the invention is achieved with a digestate treatment plant coming from at least one methanisation chamber of essentially organic materials such as animal dung, this installation comprising at least one anoxic basin capable of recovering said digestates, and a stirring and aeration device connected in a loop to said anoxic tank, remarkable in that said device is of the type comprising: a treatment tank for the liquid fraction coming from said anoxic basin, connected to said basin by at least one forward pipe and at least one return pipe, at least one funnel disposed in the upper part of said tank, comprising a substantially cylindrical upper part forming a passage with this tank, at least one sheath connected to the bottom of said funnel and extending towards the bottom of said tank, said sheath having at least one opening in its upper and lower parts re, - at least one propeller located in said sheath, and - means for driving said propeller in rotation. Thanks to this particular stirring and aeration device, according to any one of the prior art documents EP 0 687 497, FR97 / 00116, FR01 / 05292, FR01 / 05293, it is possible to aerate nitro compounds very efficiently. (ammonium, ammonia) which are in the liquid fraction from the anoxic basin, and thus achieve under optimal conditions the nitrification / denitrification reactions. By "efficiently" is meant that the ratio of the amount of electricity consumed by the aerator / volume of aerated liquid is optimal, and this because of the excellent energy efficiency of the device according to the prior art mentioned above.

On pensait jusqu'alors que les dispositifs de brassage et d'aération conformes à cet art antérieur ne fonctionnaient de manière optimale (c'est-à-dire selon un bilan énergétique optimisé) par rapport aux dispositifs concurrents qu'avec des liquides assez visqueux, tels que les effluents graisseux provenant par exemple d'usines agro-alimentaires. Or, de manière surprenante, on a pu constater que le rendement de ces 5 dispositifs selon l'art antérieur susmentionné était tout à fait remarquable dans le cas particulier du traitement de la fraction liquide des digestats de méthanisation de matières organiques, pourtant moins visqueux que les effluents susmentionnés. La présente invention fournit donc des débouchés initialement non envisagés pour les dispositifs de brassage et d'aération du type susmentionné. 10 Suivant d'autres caractéristiques optionnelles de l'installation selon l'invention : - cette installation comprend a u moins une fosse d'homogénéisation destinée à être interposée entre ladite cuve de méthanisation et ledit bassin d'anoxie, - au moins une centrifugeuse est disposée entre ladite fosse d'homogénéisation et ledit bassin d'anoxie : une telle centrifugeuse permet de séparer 15 efficacement la fraction liquide (fortement azotée) de la fraction solide (compost) du digestat à traiter, - au moins un bassin de décantation est disposé en aval dudit bassin d'anoxie : un tel bassin permet d'envoyer le résidu liquide du bassin d'anoxie par exemple en lagunage. 20 Suivant des caractéristiques optionnelles du dispositif de brassage et d'aération, prises seules ou en combinaison : - ce dispositif comprend une pluralité de saillies réparties sur le bord supérieur dudit entonnoir, - ce dispositif comprend un organe annulaire s'étendant à l'intérieur dudit 25 entonnoir, - ledit organe annulaire est conformé en gouttière annulaire, - ledit organe annulaire est conformé en grille annulaire, - ladite gaine s'étend jusqu'au-dessus du bord supérieur dudit entonnoir, et lesdits moyens d'incorporation d'air comprennent au moins une fenêtre formée dans la 30 partie supérieure de ladite gaine, - ladite hélice principale est du type à flux majoritairement axial, - ledit dispositif comprend des moyens anti-vortex disposés à l'intérieur de ladite gaine au-dessus de ladite hélice, - ledit dispositif comprend des moyens anti-vortex disposés à l'intérieur de 35 ladite gaine au-dessous de ladite hélice, - ledit dispositif comprend des moyens dynamiques de brassage, - ledit dispositif comprend des moyens statiques de brassage par turbulence disposés à l'intérieur de ladite gaine, - ledit dispositif comprend des moyens pour aspirer à l'intérieur de ladite gaine de la mousse formée à la surface dudit liquide, - ledit dispositif comprend des moyens d'injection d'air sous pression dans ladite gaine. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lumière de la description qui va suivre et à l'examen des figures annexées, dans lesquelles : - la Figure 1 est une vue schématique d'un mode de réalisation d'une installation selon l'invention, placée en aval d'une enceinte de méthanisation, et - la Figure 2 est une vue schématique en coupe axiale d'un dispositif de brassage et d'aération faisant partie d'une installation selon l'invention. Sur ces figures, des références identiques désignent des organes ou 15 ensembles d'organes identiques ou analogues. On se reporte à présent à la figure 1, sur laquelle on a représenté une installation INS selon l'invention placée en aval d'une enceinte de méthanisation M. Une fosse d'homogénéisation H, à l'intérieur de laquelle se trouvent des moyens mélangeurs tels qu'une hélice Hel, est apte à être reliée à l'enceinte de 20 méthanisation M par une conduite Cl. Une conduite C3 munie d'une pompe P1 relie la fosse d'homogénéisation H à un bassin d'anoxie A muni de moyens mélangeurs tels qu'une hélice He2 : un tel bassin, connu en soi, est conçu pour permettre l'action de bactéries hétérotrophes en milieu anaérobie. 25 Une conduite C4 munie d'une pompe P2 relie le bassin d'anoxie A à un dispositif D de brassage et d'aération. Ce dispositif de brassage et d'aération de l'installation selon l'invention est conforme à l'enseignement de l'une quelconque des demandes de brevets EP 0 687 497, FR97/0016, FR01/05292 et FR01/05293 : un tel dispositif comprend a 30 minima : - une cuve 1 de traitement de la fraction liquide provenant du bassin d'anoxie A, - un entonnoir 11 disposé dans la partie supérieure de la cuve 1, comportant une partie supérieure sensiblement cylindrique Cy 35 ménageant un passage 1 la avec cette cuve, - une gaine 12 reliée au fond de l'entonnoir 11 et s'étendant en direction du fond de la cuve 1, la gaine 12 comportant au moins une ouverture 12a, 12b dans ses parties supérieure et inférieure respectivement, - au moins une hélice 13 située dans la gaine 12, et - un moteur électrique 15 pour entraîner l'hélice 13 en rotation. Au moins une conduite de retour C5, débouchant à l'intérieur de l'entonnoir 11, relie cet entonnoir au bassin d'anoxie A : les conduites C4 et C5 constituent donc un circuit en boucle. Until now it was thought that the stirring and ventilation devices according to this prior art functioned optimally (that is to say, according to an optimized energy balance) compared to competing devices with viscous liquids that were rather viscous. , such as fatty effluents from, for example, agri-food factories. Surprisingly, it has been found that the yield of these devices according to the above-mentioned prior art was quite remarkable in the particular case of the treatment of the liquid fraction of the digestates of methanization of organic materials, which are nevertheless less viscous than the aforementioned effluents. The present invention therefore provides outlets initially not envisaged for stirring and aeration devices of the aforementioned type. According to other optional characteristics of the installation according to the invention: - this installation comprises at least one homogenization pit intended to be interposed between said methanation tank and said anoxic basin, - at least one centrifuge is arranged between said homogenization pit and said anoxic basin: such a centrifuge makes it possible to effectively separate the liquid fraction (strongly nitrogenous) from the solid fraction (compost) of the digestate to be treated, - at least one settling basin is disposed in downstream of said anoxic basin: such a basin makes it possible to send the liquid residue of the anoxic basin for example in lagooning. According to optional features of the stirring and aeration device, taken alone or in combination: this device comprises a plurality of projections distributed over the upper edge of said funnel; this device comprises an annular member extending inside. said funnel; said annular member is shaped as an annular groove; said annular member is in the form of an annular grating; said sleeve extends to above the upper edge of said funnel; and said air intake means comprise at least one window formed in the upper part of said sheath, - said main propeller is of predominantly axial flow type, - said device comprises anti-vortex means disposed inside said sheath above said propeller said device comprises anti-vortex means disposed inside said sheath beneath said helix, said device comprises yens dynamic stirring, - said device comprises static turbulence stirring means arranged inside said sheath, - said device comprises means for sucking inside said sheath of the foam formed on the surface of said liquid, said device comprises means for injecting air under pressure into said sheath. Other features and advantages of the present invention will appear in the light of the following description and the examination of the appended figures, in which: - Figure 1 is a schematic view of an embodiment of an installation according to the invention, placed downstream of a methanization chamber, and - Figure 2 is a schematic axial sectional view of a stirring device and aeration part of an installation according to the invention. In these figures, like references denote identical or similar members or sets of members. Referring now to Figure 1, which shows an INS facility according to the invention placed downstream of a methanization chamber M. A homogenization pit H, inside which are means Mixers such as a helix Hel, is adapted to be connected to the methanization chamber M by a pipe C1. A pipe C3 provided with a pump P1 connects the homogenization tank H to an anoxic tank A provided mixing means such as a He2 helix: such a basin, known per se, is designed to allow the action of heterotrophic bacteria in anaerobic environment. A pipe C4 provided with a pump P2 connects the anoxic tank A to a device D for stirring and aeration. This device for mixing and ventilating the installation according to the invention is in accordance with the teaching of any of the patent applications EP 0 687 497, FR97 / 0016, FR01 / 05292 and FR01 / 05293: such device comprises at least 30: - a tank 1 for treating the liquid fraction from the anoxic tank A, - a funnel 11 disposed in the upper part of the tank 1, having a substantially cylindrical upper part Cy 35 providing a passage 1 la with this tank, a sheath 12 connected to the bottom of the funnel 11 and extending towards the bottom of the tank 1, the sheath 12 having at least one opening 12a, 12b in its upper and lower parts respectively, at least one propeller 13 located in the sheath 12, and - an electric motor 15 for driving the propeller 13 in rotation. At least one return line C5, opening into the interior of the funnel 11, connects this funnel to the anoxic tank A: the lines C4 and C5 thus constitute a loop circuit.

Une conduite C6, munie d'une pompe P3, relie le bassin d'anoxie A à un bassin de décantation DC. Une conduite C7 munie d'une pompe P4 relie le bassin de décantation DC à l'environnement extérieur, ou à un bassin de lagunage (non représenté). En variante, une centrifugeuse (non représentée) peut être interposée entre la fosse d'homogénéisation H et le bassin d'anoxie A. Le fonctionnement d'une telle installation est le suivant. Dans l'enceinte de méthanisation M, des matières organiques telles que des déjections animales, sont traitées par fermentation anaérobie, comme cela est connu en soi. A pipe C6, equipped with a pump P3, connects the anoxic tank A to a settling tank DC. A pipe C7 provided with a pump P4 connects the settling tank DC to the outside environment, or to a lagoon (not shown). Alternatively, a centrifuge (not shown) may be interposed between the homogenization pit H and the pool of anoxia A. The operation of such an installation is as follows. In the methanization chamber M, organic materials such as animal waste, are treated by anaerobic fermentation, as is known per se.

Cette fermentation produit un dégagement notamment de méthane, comme cela est indiqué par la flèche CH4 de la figure 0. Ce méthane peut alors être utilisé comme combustible de chauffage, ou bien comme carburant pour une turbine de production d'électricité. Dans ce qui va suivre, on supposera par exemple que les matières 25 organiques à traiter sont principalement du lisier de porc. Après traitement dans l'enceinte M, les digestats de lisier sont envoyés par la conduite Cl dans la fosse d'homogénéisation H, où ils sont brassés par le mélangeur Hel . La fraction liquide de ce mélange est ensuite envoyée par la pompe P1 30 dans la conduite C3 en direction du bassin d'anoxie A. La pompe P2 et la conduite C4 d'une part et la conduite C5 d'autre part forment alors une boucle de circulation aller/retour entre le bassin d'anoxie A et le dispositif de brassage et d'aération D. Dans ce dispositif D, le liquide subit l'action aérobie de bactéries 35 autotrophes, permettant de nitrifier (oxyder) les composés azotés (essentiellement ions ammonium et ammoniac) présents dans ce liquide, et ainsi d'obtenir des nitrates, conformément à la réaction (1) indiquée dans le préambule de la présente description. Après avoir subi plusieurs cycles d'aération dans le dispositif D, le liquide revient dans le bassin d'anoxie A où il subit l'action anaérobie de bactéries hétérotrophes, permettant de dénitrifier (réduire) les nitrates, conformément à la réaction indiquée dans le préambule de la présente description. Cette réaction de dénitrification produit un dégagement d'azote gazeux dans l'atmosphère, tout à fait inoffensif, comme indiqué par la flèche N2 de la figure 1. Le liquide restant dans le bassin d'anoxie A peut ensuite être envoyé par la 10 pompe P3 et la conduite C6 dans un bassin de décantation DC. La fraction liquide de la décantation peut alors être envoyée par la pompe P4 et la conduite C7 vers un bassin de lagunage (non représenté), ou bien directement dans l'environnement, ou vers une boucle de retour vers l'enceinte de méthanisation M, ou bien encore vers une station de traitement des boues. 15 A noter que, de manière optionnelle, on peut prévoir une centrifugeuse (non représentée) entre la fosse d'homogénéisation H et le bassin d'anoxie A, permettant de bien séparer la fraction liquide de la fraction solide (compost) des digestats de lisier en provenance de l'enceinte de méthanisation M. A noter également que l'on peut associer, dans la fosse d'homogénéisation 20 H, aux digestats de lisier provenant de la cuve de méthanisation, du lisier pur par une conduite de by-pass C2. A noter également que l'on peut ajouter, dans la fosse d'homogénéisation H, des compléments carbonés favorisant la réaction de dénitrification, tels que de la mélasse ou du maïs par exemple. 25 La structure et le fonctionnement du dispositif de brassage et d'aération D vont être rappelés dans ce qui suit de manière détaillée. Comme cela est visible sur la figure 2, un tel dispositif de brassage et d'aération D comprend donc une cuve 1 pouvant être recouverte sur sa face externe d'un isolant, et comporte un système de brassage et d'aération du liquide 3, désigné 30 dans son ensemble par la référence 10. Ce système 10 disposé à l'intérieur de la cuve 1 comprend un entonnoir 11 évasé vers le haut, placé dans la partie supérieure de la cuve 1, dont la paroi supérieure cylindrique Cy ménage avec la paroi de la cuve 1 un espace libre 11 a pour le passage du liquide 3. 35 Ce système 10 comprend également une gaine 12 reliée à cet entonnoir et s'étendant en direction du fond de la cuve 1, cette gaine comportant des ouvertures en forme de fenêtres 12a dans sa partie supérieure débouchant dans le fond de l'entonnoir 11, et des ouvertures 12b dans sa partie inférieure débouchant au voisinage du fond de la cuve 1. La conduite C4 débouche au-dessus de l'entonnoir 11. This fermentation produces a release including methane, as indicated by arrow CH4 of Figure 0. This methane can then be used as a heating fuel, or as fuel for a power generation turbine. In what follows, it will be assumed for example that the organic materials to be treated are mainly pig manure. After treatment in the chamber M, the slurry digestates are sent via the pipe C1 into the homogenization tank H, where they are stirred by the mixer Hel. The liquid fraction of this mixture is then sent by the pump P1 into the pipe C3 towards the anoxic tank A. The pump P2 and the pipe C4 on the one hand and the pipe C5 on the other hand form a loop flow-through flow between the anoxic basin A and the stirring and aeration device D. In this device D, the liquid undergoes the aerobic action of autotrophic bacteria, allowing to nitrify (oxidize) the nitrogenous compounds ( essentially ammonium ions and ammonia) present in this liquid, and thus to obtain nitrates, according to the reaction (1) indicated in the preamble of the present description. After having undergone several aeration cycles in the device D, the liquid returns to the anoxic basin A where it undergoes the anaerobic action of heterotrophic bacteria, which makes it possible to denitrify (reduce) the nitrates, in accordance with the reaction indicated in FIG. preamble of the present description. This denitrification reaction produces a completely harmless release of nitrogen gas into the atmosphere as indicated by arrow N2 in FIG. 1. The remaining liquid in the anoxic tank A can then be sent by the pump. P3 and the C6 pipe in a DC settling basin. The liquid fraction of the settling can then be sent by the pump P4 and the pipe C7 to a lagoon (not shown), or directly into the environment, or to a return loop to the methanization chamber M, or even to a sludge treatment plant. It should be noted that, optionally, a centrifuge (not shown) can be provided between the homogenization tank H and the anoxic tank A, making it possible to separate the liquid fraction from the solid fraction (compost) from the digestates of slurry coming from the methanation enclosure M. It should also be noted that in the homogenization tank 20 H, manure digestates from the methanation tank can be combined with pure manure by a by-product line. pass C2. Note also that one can add, in the homogenization pit H, carbon supplements favoring the denitrification reaction, such as molasses or corn for example. The structure and operation of the stirring and venting device D will be described in the following in detail. As can be seen in FIG. 2, such a stirring and aeration device D thus comprises a vessel 1 which can be covered on its outer face with an insulator, and comprises a stirring and aeration system for the liquid 3, This system 10 disposed inside the vessel 1 comprises an upwardly flared funnel 11 placed in the upper part of the vessel 1, the cylindrical upper wall of which is arranged with the wall of the tank 1 a free space 11 a for the passage of the liquid 3. This system 10 also comprises a sheath 12 connected to this funnel and extending towards the bottom of the tank 1, this sheath having shaped openings of windows 12a in its upper part opening into the bottom of the funnel 11, and openings 12b in its lower part opening in the vicinity of the bottom of the tank 1. The pipe C4 opens above the funnel 11.

La conduite C5 débouche à l'intérieur de l'entonnoir 11 en formant un tuyau de trop-plein dont la position est réglable verticalement. Le système 10 est aussi pourvu de moyens d'aspiration du liquide à l'intérieur de la gaine 12, comprenant une hélice 13 disposée sous le fond de l'entonnoir 11, fixée à un arbre vertical 14 lui-même susceptible d'être entraîné en rotation par un moto- réducteur 15. L'hélice 13 est de préférence du type connu en soi à flux majoritairement axial, c'est-à-dire du type susceptible d'engendrer un champ de vitesses faiblement inclinées par rapport à l'axe de l'hélice. On utilise notamment ce type d'hélice dans des applications où il est indispensable, pour des raisons de sécurité, de caréner l'hélice : du fait que cette hélice engendre un flux majoritairement axial, elle permet de limiter les pertes d'énergie sur les parois du carénage, et ainsi d'optimiser le rendement. On trouve par exemple ce type d'hélice dans les navires remorqueurs, dont il est indispensable de protéger les hélices pour éviter qu'elles ne se prennent dans les 20 cordages des navires à remorquer. Des organes anti-vortex 16, se présentant sous la forme de plaques de tôles pliées en triangles, sont de préférence disposés à l'intérieur de la gaine 12, de préférence au-dessus de l'hélice 13 pour éviter la rotation du liquide 3 dans la gaine 12. Des organes anti-vortex peuvent optionnellement être placés en dessous de 25 l'hélice 13. Ces organes anti-vortex peuvent typiquement être répartis à 120° à l'intérieur de ladite gaine 12. De manière optionnelle, et comme cela est connu de FR01/05292 et de FR01/05293, le système 10 peut comprendre des moyens disposés au voisinage du 30 bord supérieur de l'entonnoir 11, adaptés pour favoriser l'incorporation au liquide 3 de l'air à la pression atmosphérique : ces moyens peuvent comprendre notamment des saillies (non représentées) disposées sur le bord supérieur de l'entonnoir 11, pouvant prendre la forme de dents régulièrement espacées ; ces moyens peuvent également comprendre un organe annulaire tel qu'une gouttière ou une grille (non représenté) 35 s'étendant à l'intérieur de l'entonnoir 11, au voisinage de sa partie supérieure. The pipe C5 opens into the funnel 11 forming an overflow pipe whose position is vertically adjustable. The system 10 is also provided with suction means for the liquid inside the sheath 12, comprising a propeller 13 disposed under the bottom of the funnel 11, fixed to a vertical shaft 14 itself capable of being driven. in rotation by a geared motor 15. The propeller 13 is preferably of the type known per se predominantly axial flow, that is to say the type likely to generate a field of slightly inclined speeds relative to the axis of the propeller. This type of helix is used in particular in applications where it is essential, for security reasons, to shroud the propeller: because this propeller generates a predominantly axial flow, it makes it possible to limit the energy losses on the propellers. walls of the fairing, and thus to optimize the yield. This type of propeller is found, for example, in towing vessels, the propellers of which must be protected so as to prevent them from catching on the ropes of the ships to be towed. Anti-vortex members 16, in the form of sheet metal plates folded into triangles, are preferably arranged inside the sheath 12, preferably above the propeller 13 to prevent the rotation of the liquid 3 in the sheath 12. Anti-vortex members may optionally be placed below the helix 13. These anti-vortex members may typically be distributed at 120 ° within said sheath 12. Optionally, and as this is known from FR01 / 05292 and FR01 / 05293, the system 10 may comprise means arranged in the vicinity of the upper edge of the funnel 11, adapted to promote the incorporation into the liquid 3 of the air at atmospheric pressure these means may comprise in particular protrusions (not shown) disposed on the upper edge of the funnel 11, which may take the form of regularly spaced teeth; these means may also comprise an annular member such as a gutter or a grid (not shown) extending inside the funnel 11, in the vicinity of its upper part.

En option, comme cela est enseigné par exemple dans FR97/00116, un tuyau d'injection d'air sous pression dans la gaine 12 (non représenté) peut être prévu. Le système 10 peut être relié à l'intérieur de la cuve 1 par des pattes (non représentées) qui ménagent entre elles des passages pour le liquide 3. Optionally, as taught for example in FR97 / 00116, a pressurized air injection pipe in the sheath 12 (not shown) can be provided. The system 10 can be connected to the inside of the tank 1 by tabs (not shown) which form between them passages for the liquid 3.

De préférence, et comme cela est divulgué à la figure 3 bis de FR01/05292 et de FR01/05293, des moyens statiques 30 de brassage par turbulence du liquide 3 à l'intérieur de la gaine 12 sont disposés au-dessous de l'hélice 13 dans la gaine 12. Ces moyens statiques de brassage peuvent comprendre des coupelles étagées 31, fixées sur un support en forme de tige 32, lui-même relié à la paroi interne de la gaine 12. Le dispositif de brassage et d'aération D de l'installation selon l'invention pourrait en option comprendre des moyens dynamiques de brassage du liquide situé dans la gaine, conformes par exemple à l'enseignement de la demande de brevet EP 0 687 497. Preferably, and as is disclosed in FIG. 3a of FR01 / 05292 and FR01 / 05293, static turbulence stirring means 30 of the liquid 3 inside the sheath 12 are arranged below the propeller 13 in the sheath 12. These static stirring means may comprise stepped cups 31, fixed on a rod-shaped support 32, itself connected to the inner wall of the sheath 12. The stirring and aeration device D of the installation according to the invention could optionally include dynamic means for stirring the liquid located in the sheath, conforming for example to the teaching of the patent application EP 0 687 497.

On rappelle ici que ces moyens dynamiques de brassage peuvent comprendre un « arbre long », c'est-à-dire un arbre s'étendant sous l'hélice 13 à l'intérieur de la gaine 12 et pourvu de moyens pour brasser le liquide situé à l'intérieur de la gaine 12. Le système de brassage et d'aération de l'installation pourrait également comprendre des moyens d'injection d'air dans la gaine 12, comme cela est enseigné par exemple dans la demande de brevet FR97/00116. Le dispositif de brassage et d'aération qui vient d'être décrit fonctionne de la manière suivante. Le liquide 3 à traiter est déversé par la conduite C4 à l'intérieur de l'entonnoir 11 (voir figure 2). It is recalled here that these dynamic stirring means may comprise a "long shaft", that is to say a shaft extending under the helix 13 inside the sheath 12 and provided with means for stirring the liquid located inside the sheath 12. The system for stirring and venting the installation could also include means for injecting air into the sheath 12, as is taught for example in the patent application FR97 / 00116. The stirring and aeration device which has just been described operates in the following manner. The liquid 3 to be treated is poured through line C4 into the funnel 11 (see FIG. 2).

Le moto-réducteur 15 entraîne en rotation l'arbre 14 qui lui-même entraîne en rotation l'hélice 13. La rotation de l'hélice principale 13 provoque une aspiration du liquide 3 dans la gaine 12 par les fenêtres 12a, de sorte que ce liquide 3 circule en continu de haut en bas, dans cette gaine 12, puis passe dans l'espace 12b séparant l'extrémité inférieure de la gaine 12 du fond de la cuve 1 et circule de bas en haut entre la gaine 12 et la paroi interne de la cuve 1 et ainsi de suite. Les organes anti-vortex 16 empêchent la rotation du liquide dans la gaine 12 au-dessous de l'hélice 13. Du fait de la dépression provoquée par l'hélice 13, le niveau de liquide 3 à l'intérieur de l'entonnoir 11 se trouve au-dessous du niveau de liquide à l'intérieur de la cuve 1. The geared motor 15 rotates the shaft 14 which itself rotates the propeller 13. The rotation of the main propeller 13 causes suction of the liquid 3 in the sheath 12 through the windows 12a, so that this liquid 3 circulates continuously from top to bottom, in this sheath 12, then passes into the space 12b separating the lower end of the sheath 12 from the bottom of the tank 1 and flows from bottom to top between the sheath 12 and the inner wall of the tank 1 and so on. The anti-vortex members 16 prevent the rotation of the liquid in the sheath 12 below the propeller 13. Due to the depression caused by the propeller 13, the liquid level 3 inside the funnel 11 is below the level of liquid inside the vessel 1.

Il en résulte la formation d'une cascade de liquide 3 sur toute la périphérie de l'entonnoir 11. Le cas échéant, la présence des moyens d'incorporation d'air périphériques tels que les saillies et/ou l'organe annulaire susmentionnés, permet de compléter l'incorporation d'air due à la seule présence du bord supérieur de l'entonnoir 11, lequel bord provoque la chute du liquide 3 à l'intérieur de l'entonnoir 11. La conduite C5 permet de régler le niveau du liquide 3 à l'intérieur de l'entonnoir 11, notamment de manière que ce niveau se trouve sensiblement à mi-hauteur des fenêtres 12a. This results in the formation of a cascade of liquid 3 over the entire periphery of the funnel 11. Where appropriate, the presence of peripheral air incorporation means such as the projections and / or the annular member mentioned above, makes it possible to complete the incorporation of air due to the sole presence of the upper edge of the funnel 11, which edge causes the liquid 3 to fall inside the funnel 11. The pipe C5 makes it possible to adjust the level of the liquid 3 inside the funnel 11, especially so that this level is substantially halfway up the windows 12a.

On notera également que les fenêtres 12a permettent d'absorber dans la gaine 12 la mousse située à la surface du liquide 3, évitant ainsi que cette mousse ne s'envole et n'aille polluer l'environnement. Lors de la circulation du liquide 3 à l'intérieur de la gaine 12, les obstacles 32 créent, au-dessous de chacun de ceux-ci, un effet de turbulence, permettant de diviser les bulles d'air 34 en micro-bulles, ce qui favorise le processus de dégradation biologique, et ainsi le rendement du dispositif selon l'invention. Les bulles de gaz entre la paroi interne de la cuve 1 et la gaine 12 accélèrent la remontée du liquide, favorisant la circulation de ce liquide à l'intérieur de la cuve 1, ce qui permet d'améliorer le rendement. It should also be noted that the windows 12a make it possible to absorb in the sheath 12 the foam located on the surface of the liquid 3, thus preventing this foam from flowing away and polluting the environment. During the circulation of the liquid 3 inside the sheath 12, the obstacles 32 create, below each of them, a turbulence effect, for dividing the air bubbles 34 into microbubbles, which favors the biological degradation process, and thus the efficiency of the device according to the invention. The gas bubbles between the inner wall of the vessel 1 and the sheath 12 accelerate the rise of the liquid, promoting the circulation of this liquid inside the vessel 1, which improves the efficiency.

Ainsi, le liquide à traiter passe plusieurs fois dans la gaine 12 et subit donc plusieurs traitements d'oxygénation. A chaque passage, le bord de l'entonnoir 11, (et, le cas échéant, les saillies et/ou l'organe annulaire susmentionnés) permettent d'incorporer de l'air dans le liquide 3 à la pression atmosphérique sous le seul effet du mouvement de ce liquide, cet air permettant de mettre en oeuvre le processus de dégradation biologique du liquide 3. Le fait d'utiliser une hélice 13 du type susmentionné, c'est-à-dire à flux majoritairement axial, permet d'augmenter la hauteur de chute du liquide 3 sur le bord supérieur de l'entonnoir Il, et ainsi de favoriser l'aération du liquide et, in fine, d'améliorer le rendement du dispositif. Thus, the liquid to be treated passes several times in the sheath 12 and thus undergoes several oxygenation treatments. At each passage, the edge of the funnel 11 (and, where appropriate, the projections and / or the aforementioned annular member) make it possible to incorporate air into the liquid 3 at atmospheric pressure under the sole effect of the movement of this liquid, this air making it possible to implement the process of biological degradation of the liquid 3. The fact of using a propeller 13 of the aforementioned type, that is to say with predominantly axial flow, makes it possible to increase the drop height of the liquid 3 on the upper edge of the funnel II, and thus to promote the aeration of the liquid and, ultimately, to improve the efficiency of the device.

Bien entendu, le fait d'injecter en option de l'air sous pression à l'intérieur de la gaine 12 permet également d'augmenter le rendement du dispositif. Le choix de la vitesse de rotation de l'hélice 13 permet d'adapter le régime du dispositif selon l'invention à la nature du liquide à traiter. On met à profit le mouvement du liquide 3 au voisinage du bord supérieur 35 de l'entonnoir 11 pour y incorporer un supplément d'air, ce qui permet de réaliser cette incorporation de manière passive, c'est-à-dire sans qu'il soit nécessaire d'avoir recours à une source d'énergie supplémentaire. Le dispositif de brassage et d'aération qui vient d'être décrit est par nature beaucoup plus économe que les autres systèmes connus d'aération, et notamment que les aérateurs de surface et les aérateurs à bulles engendrées en fond de cuve. En effet, dans le dispositif de brassage et d'aération qui vient d'être décrit, on se contente de créer, au moyen du pompage réalisé par l'hélice 13, une différence de niveau de liquide entre l'extérieur et l'intérieur du liquide, cette différence de niveau engendrant une cascade de liquide favorisant l'incorporation d'air. Of course, optionally injecting pressurized air into the sheath 12 also increases the efficiency of the device. The choice of the speed of rotation of the helix 13 makes it possible to adapt the speed of the device according to the invention to the nature of the liquid to be treated. It takes advantage of the movement of the liquid 3 in the vicinity of the upper edge 35 of the funnel 11 to incorporate an additional air, which allows to achieve this incorporation passively, that is to say without that it is necessary to use an additional source of energy. The brewing and aeration device that has just been described is inherently much more economical than other known aeration systems, and in particular that surface aerators and bubble aerators generated at the bottom of the tank. In fact, in the stirring and aeration device which has just been described, it is sufficient to create, by means of the pumping carried out by the propeller 13, a difference in the level of liquid between the outside and the inside. liquid, this level difference generating a cascade of liquid promoting the incorporation of air.

La circulation du liquide dans la gaine 12 vers le fond de la cuve 1 permet l'incorporation de fortes quantités d'oxygène dans le liquide, par application de la loi de Henry selon laquelle la quantité d'un gaz (ici l'oxygène) dissoute dans un liquide est proportionnelle la pression dans ce liquide (donc à la profondeur dans la cuve, en l'espèce). The circulation of the liquid in the sheath 12 towards the bottom of the tank 1 allows the incorporation of large amounts of oxygen into the liquid, by application of Henry's law that the amount of a gas (here oxygen) dissolved in a liquid is proportional the pressure in this liquid (so to the depth in the tank, in this case).

Un même système de brassage 10 permet d'obtenir des hauteurs de cascade identiques quelle que soit la hauteur de la cuve 1 : on peut donc, pour les volumes importants de liquide, utiliser des cuves de grande hauteur et de faible emprise au sol. On estime que le système de brassage 10 susmentionné permet d'oxygéner 1 mètre cube de liquide 3 avec une consommation d'électricité (pour le moteur 15) de l'ordre de 12kWh, contre 20 à 25 kWh avec des systèmes traditionnels d'aération de surface ou de fond de cuve. En couplant donc l'installation INS selon l'invention, comprenant le dispositif de brassage et d'aération D qui vient d'être décrit, à au moins une enceinte de méthanisation permettant de fabriquer de l'électricité, on peut donc améliorer sensiblement le bilan électrique global du procédé. De plus, on notera que les fenêtres 12a du système de brassage et d'aération 10 permettent d'absorber à l'intérieur de la gaine 12 l'éventuelle mousse qui se trouve à la surface du liquide à l'intérieur de l'entonnoir 11, et d'éviter ainsi que cette mousse ne se disperse dans l'environnement. Bien entendu, la présente invention n'est nullement limitée à l'exemple décrit et représenté, fourni à titre purement illustratif. The same brewing system 10 makes it possible to obtain identical cascade heights irrespective of the height of the tank 1: it is therefore possible for large volumes of liquid to use tanks of great height and low footprint on the ground. It is estimated that the aforementioned stirring system 10 can oxygenate 1 cubic meter of liquid 3 with an electricity consumption (for the engine 15) of the order of 12 kWh, against 20 to 25 kWh with traditional aeration systems surface or bottom of tank. By thus coupling the INS installation according to the invention, comprising the stirring and aeration device D which has just been described, to at least one methanization chamber for the manufacture of electricity, it is therefore possible to substantially improve the overall electrical balance of the process. In addition, it will be noted that the windows 12a of the stirring and aeration system 10 make it possible to absorb inside the sheath 12 any foam that is on the surface of the liquid inside the funnel 11, and thus prevent this foam is dispersed in the environment. Of course, the present invention is not limited to the example described and shown, provided for purely illustrative purposes.

Claims

REVENDICATIONS1. Installation de traitement de digestats provenant d'au moins une enceinte de méthanisation de matières essentiellement organiques telles que des déjections animales, cette installation comprenant au moins un bassin d'anoxie (A) apte à récupérer lesdits digestats, et un dispositif de brassage et d'aération (D) connecté en boucle audit bassin d'anoxie (A), ledit dispositif (D) étant du type comprenant : - une cuve (1) de traitement de la fraction liquide provenant dudit bassin d'anoxie (A), connectée à ce bassin (A) par au moins une conduite aller (C4) et par au moins une conduite retour (C5), - au moins un entonnoir (11) disposé dans la partie supérieure de ladite cuve (1), comportant une partie supérieure sensiblement cylindrique (Cy) ménageant un passage avec cette cuve (1), - au moins une gaine (12) reliée au fond dudit entonnoir (11) et s'étendant en direction du fond de ladite cuve (1), ladite gaine (12) comportant au moins une ouverture dans ses parties supérieure et inférieure, - au moins une hélice (13) située dans ladite gaine (12), et - des moyens (15) pour entraîner ladite hélice (13) en rotation. REVENDICATIONS1. Installation for the treatment of digestates from at least one methanisation chamber of essentially organic materials such as animal dung, this installation comprising at least one anoxic basin (A) able to recover said digestates, and a mixing device and aeration (D) connected in a loop to said anoxic tank (A), said device (D) being of the type comprising: - a tank (1) for treating the liquid fraction coming from said anoxic tank (A), connected at this basin (A) by at least one forward pipe (C4) and at least one return pipe (C5), - at least one funnel (11) arranged in the upper part of said tank (1), comprising an upper part substantially cylindrical (Cy) forming a passage with this vessel (1), - at least one sheath (12) connected to the bottom of said funnel (11) and extending towards the bottom of said vessel (1), said sheath (12) ) having at least one opening in its upper parts e and lower, - at least one propeller (13) located in said sheath (12), and - means (15) for driving said propeller (13) in rotation.

2. Installation selon la revendication 1, comprenant au moins une fosse d'homogénéisation (H), destinée à être interposée entre ladite cuve de méthanisation (M) et ledit bassin d'anoxie (A). 2. Installation according to claim 1, comprising at least one homogenization pit (H) intended to be interposed between said methanation tank (M) and said anoxic tank (A).

3. Installation selon l'une des revendications 1 ou 2, comprenant au moins une centrifugeuse disposée entre ladite fosse d'homogénéisation (H) et ledit bassin 25 d'anoxie (A). 3. Installation according to one of claims 1 or 2, comprising at least one centrifuge disposed between said homogenization pit (H) and said basin anoxia (A).

4. Installation selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant au moins un bassin de décantation (DC) disposé en aval dudit bassin d'anoxie (A). 4. Installation according to any one of the preceding claims, comprising at least one settling tank (DC) disposed downstream of said anoxic basin (A).

5. Installation selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans 30 laquelle ledit dispositif de brassage et d'aération (D) comprend une pluralité de saillies réparties sur le bord supérieur dudit entonnoir (11). An installation according to any one of the preceding claims, wherein said stirring and venting device (D) comprises a plurality of projections distributed over the upper edge of said funnel (11).

6. Installation selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle ledit dispositif de brassage et d'aération (D) comprend un organe annulaire s'étendant à l'intérieur dudit entonnoir (11). 35 6. Installation according to any one of the preceding claims, wherein said stirring and aeration device (D) comprises an annular member extending inside said funnel (11). 35

7. Installation selon la revendication 6, dans laquelle ledit organe annulaire est conformé en gouttière annulaire. 7. Installation according to claim 6, wherein said annular member is shaped annular gutter.

8. Installation selon la revendication 6, dans laquelle ledit organe annulaire est conformé en grille annulaire, 8. Installation according to claim 6, wherein said annular member is in the form of an annular grid,

9. Installation selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle la gaine (12) dudit dispositif de brassage et d'aération (D) s'étend jusqu'au- dessus du bord supérieur dudit entonnoir (11), et lesdits moyens d'incorporation d'air comprennent au moins une fenêtre (12a) formée dans la partie supérieure de ladite gaine (12). 9. Installation according to any one of the preceding claims, wherein the sheath (12) of said mixing and aeration device (D) extends to above the upper edge of said funnel (11), and said means air incorporation comprises at least one window (12a) formed in the upper part of said sheath (12).

10. Installation selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle l'hélice (13) dudit dispositif de brassage et d'aération (D) est du type à 10 flux majoritairement axial. 10. Installation according to any one of the preceding claims, wherein the propeller (13) of said mixing and aeration device (D) is of the predominantly axial flow type.

11. Installation selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle ledit dispositif de brassage et d'aération (D) comprend des moyens antivortex (16) disposés à l'intérieur de ladite gaine (12) au-dessus de ladite hélice (13). 11. Installation according to any one of the preceding claims, wherein said stirring and aeration device (D) comprises vortex means (16) disposed inside said sheath (12) above said propeller ( 13).

12. Installation selon l'une quelconque des revendications précédentes, 15 dans laquelle ledit dispositif de brassage et d'aération (D) comprend des moyens antivortex disposés à l'intérieur de ladite gaine (12) au-dessous de ladite hélice principale (13). An installation according to any one of the preceding claims, wherein said stirring and venting device (D) comprises vortex means disposed within said sheath (12) below said main propeller (13). ).

13. Installation selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle ledit dispositif de brassage et d'aération (D) comprend des moyens 20 dynamiques de brassage. 13. Installation according to any one of the preceding claims, wherein said stirring and aeration device (D) comprises dynamic stirring means 20.

14. Installation selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle ledit dispositif de brassage et d'aération (D) comprend des moyens statiques de brassage par turbulence (31, 32) disposés à l'intérieur de ladite gaine (12). 25 14. Installation according to any one of the preceding claims, wherein said stirring and aeration device (D) comprises static turbulence stirring means (31, 32) disposed within said sheath (12). 25

15. Installation selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle ledit dispositif de brassage et d'aération (D) comprend des moyens (12a) pour aspirer à l'intérieur de ladite gaine (12) de la mousse formée à la surface dudit liquide. 15. Installation according to any one of the preceding claims, wherein said stirring and aeration device (D) comprises means (12a) for sucking inside said sheath (12) of the foam formed on the surface. said liquid.

16. Installation selon l'une quelconque des revendications précédentes, 30 dans laquelle ledit dispositif de brassage et d'aération (D) comprend des moyens d'injection d'air sous pression dans ladite gaine (12). 16. Installation according to any one of the preceding claims, wherein said stirring and aeration device (D) comprises means for injecting air under pressure into said sheath (12).