Brevet FR2349554A1 — publié le 19771125

La présente invention a trait au domaine du traitement des déchets, notamment des ordures ménagères. Elle concerne tout particulièrement un procédé de traitement des composts grossiers issus du broyage et, éventuellement, de la fermentation rapide des ordures ménagères, en vue d'obtenir des produits directement utilisables dans l'agriculture comme amendements organiques et/ou engrais. Le procédé connu de traitement par compostage des ordures ménagères présente en principe un certain nombre d'avantages car il permet de proposer, à l'agriculture, un amendement utile et commercialisable et de compenser ainsi une partie des frais d'exploitation inhérents au traitement des ordures ménagères.Malheureusement, ces buts sont rarement atteints car d'une part l'aspect grossier du compost rebute les utilisateurs, particulièrement dans le maraîchage, à cause de la présence de morceaux de verre de taille appréciable, et d'autre part le compost est souvent de qualité médiocre du fait qu'il n'a pas fermenté suffisamment et lta fait de façon anarchique.De ce fait, les agriculteurs ne bénéficient pas pleinement du potentiel d'enrichissement des sols que représentent les composts d'ordures ménagères et, devant cette désaffection, les collectivités sont obligées de vendre à très bas prix ou même de se débarasser gratuitement du compost, ce qui ne répond pas à l'objec- tif de compensation de frais recherché. L'invention a pour but de remédier à ces inconvénients et de proposer une solution permettant, - de réduire la matière organique contenue dans les composts à une maille inférieure à 5/6 m sans intervention de broyeur, donc sans dépense d'énergie - d'éliminer les matériaux indésirables tels que notamment, verre, matières plastiques, bois, etc - d'améliorer la qualité agronomique des composts par enrichissement en matières organiques et amélioration de la fermente s- cibilité. L'invention a donc pour but de permettre la valorisation des composts de déchets en améliorant leur présentation et leur valeur agronomique. Le procédé est essentiellement caractérisé par la mise en eouvre des étapes suivantes a) on effectue un criblage du compost grossier sur un tamis de maille environ 6 mm et sépare d'un côté la fraction tamisée et-de l'autre le refus ou fraction de diamètre et particules supérieur à 6 mm b) on traite le refus précité dans un malaxeur en présence d'un acide minéral oxygéné puis, après maturation du mélange et neutralisation de l'acidité, on procède à un nouveau criblage sur tamis à maille de 5 mm, le refus à ce tamis étant ensuite soit mis à la décharge après neutralisation à la chaux soit à nouveau traité comme dit ci-dessus c) éventuellement, on ajoute au produit affiné ci-dessus, tamisé à 5 mm, au moins une substance organique et/ou minérale permettant, après fermentation, d'obtenir un amendement ou engrais riche en matières assimilables par le sol. La fraction tamisée à 6 mm constitue un compost pratiquement exempt de matières plastiques, bois, etc ; le verre présent est à une finesse telle qu'il ne représente plus de danger pour l'utilisateur. Le pouvoir de fermentation de ce compost est accru par rapport à celui du compost brut. Cette fraction tamisée peut donc être mise en fermentation naturelle, en tas ou andains selon la technique connue, ou encore subir un ensemencement comme il sera décrit plus loin, selon la phase c) du procédé de l'invention. L'acide minéral oxygéné utilisé dans la phase b) comme agent d'affinage et de déverrage, en conibinaison avec le malaxage, peut être avantageusement constitué par l'acide sulfurique, l'acide phosphorique, l'acide nitrique ou encore des mélanges de ces acides. Bien que, dans la description qui suit, il soit plus particulièrement question de l'acide sulfuri-que, des résultats semblables sont obtenus avec les autres acides précités ou leurs homologues et équivalents. Par exemple, lorsqu'on met en oeuvre de l'acide phosphorique, les résultats économiques du traitement sont particulièrement intéressants du fait de l'enrichissement du compost traité en phosphore, élément valorisable comme engrais contrairement au soufre. Pour obtenir des résultats conformes aux buts visés, llopération de malaxage, en présence d'acide, du compost constituant le refus au tamis de 6 mm doit être conduite en tenant compte d'un certain nombre de facteurs tels que notamment : la concentration et les quantités d'acide, la température de ce dernier, son mode d'introduction dans le mélangeur, la durée de malaxage.Bien que ces facteurs ne soient pas tous critiques, il a été trouvé particulièrement avantageux de fixer les principaux paramètres précités entre les limites sui vantes concentration de l'acide (par exemple dans le cas de H2S04): 15 à 78 , de préférence 40 à 78 ffi ; quantité d'acide : 1 d I'à 15 kg (exprimés en H2S04 anhydre) et de préférence 4 à 8 kg pour 100 kg de compost à traiter ; température de l'acide variant entre la température ordinaire et 800C environ ; temps de malaxage compris entre 30 minutes et 4 heures. En outre, les temps de séjour en maturation sont généralement compris entre 10 et 60 jours, souvent voisins de 30 à 40 jours. La neutralisation de l'acidité, entreprise soit après malaxage soit après maturation est faite par utilisation d'un agent basique conventionnel. I1 est cependant particulièrement avantageux d'utiliser comme base de l'ammoniac, soit sous forme gazeuse soit en solution aqueuse concentrée, de façon à obtenir un produit affiné renfermant un certain pour entage, par exemple l à 2 ffi d'azote et d'obtenir ainsi un amendement pour sol ou une matière de charge pour engrais organique. Selon une autre caractéristique de l'invention, il est intéressant après neutralisation d'ajouter au produit affiné des composants jouant le rôle d'apports en oligo-éléments et en ferments permettant d'enrichir le compost affiné et d'augmenter sa fermentescibilité, le transformant ainsi dans un délai de 30 à 40 jours en un amendement ou engrais directement utilisable pour l'enrichissement des sols sans aucun effet dépressif. Par exemple, on peut ajouter dans le mélangeur où s'effectue la neutralisation une suspension aqueuse de sulfate de fer et de fumiers dans une proportion variable, par exemple 15 à 40 ffi selon l'humidité de la matière de base de façon à obtenir un mélange dont le taux d'humidité sera de l'ordre de 45 à 50 . En outre, on peut également ajouter au compost affiné et neutralisé divers sous-produits organiques dont la nature est fonction des possibilités locales ; on peut citer par exemple, à titre non limitatif, des pulpes ou tourteaux de raisins, des pulpes d'olives et produits similaires. Les proportions de ces ajouts peuvent varier entre de larges limites mais sont généralement comprises entre 10 et 50 % du poids de compost affiné passant au tamis de 5 mm.Après fermentation de ces mélan ges, on peut ainsi obtenir des produits d'amendement qui trouvent un débouché facile et sont d'une utilisation commode en épandage, après mise en sacs de diverses contenances. L'invention a également pour objet un appareillage de mise en oeuvre du procédé sus-décrit. Cet appareillage est simple et comprend essentiellement : un crible à double claie de 5 et 6 mm, une bande transporteuse du cornpost et des produits en cours de traitement, une cuve de stockage d'acide avec doseur et pompe et un mélangeur - malaxeur surmonté d'une rampe de pulvérisation pour ledit acide ; cet appareilage étant installé à proximité d'aires de fermentation - maturation du compost traité où celui-ci est mis en tas ou andains. Comparativement à la technique connue du broyage dont les couts en matériel et en énergie consommée sont importants, le procédé de l'invention est particulièrement économique tant au niveau des investissements que des frais d'exploitation. Pour obtenir les meilleurs résultats d'affinage, il est avantageux d'utiliser un malaxeur - mélangeur équipé de deux arbres rotatifs munis chacun de pales en forme de croissant et tournant en sens inverse l'un de l'autre. Ce mélangeur - malaxeur est conçu de telle manière que ses pales se dépla eent a une distance de ses parties fixes supérieure à la maille du crible du premier criblage, en l'occurence, ici, 6 mm. En outre, l'action de l'acide est favorisée par la mise en oeuvre de buses d'injection multiples ou dTune rampe de pulvérisation, bien que d'autres systèmes équivalents puissent etre utilises. Bien entendu, il est recommandé d'utiliser, pour la cuve de stockage et le malaxeur, des matériels résistant à l'acide, ce qui ne pose pas de problèmes techniques particu liers. En outre, il a été constaté, au cours des nombreux essais, que l'acidité du compost, avant neutralisation ou après neutralisation incomplète, n'avait pas d'incidence sérieuse sur la tenue du béton habituellement utilisé comme support pour les aires de fermentation. I1 peut cependant être judicieux, dans certains cas, de prévoir un revetement anti-acide sur de telles aires.Enfin, l'éventuel entraînement de l'acide par les eaux de pluie, lors de la maturation, ne pose aucun problème particulier ; en effet, si la pluie est fine, l'eau s'évapore rapidement grâce à l'élévation de température du tas en cours de maturation ; si, au contraire, la pluie est violente, le ruissellement ne draine que la petite et éventuelle quantité d'acide contenue dans les dix ou quinze premiers centimètres de la couche superficielle. Dans certains cas, on peut à la limite prévoir la pulvérisation d'une solution de lait de chaux sur la surface du tas de façon à neutraliser ladite couche critique. Les exemples suivants, donnés à titre non limitatif, montrent comment l'invention peut être mise en pratique dans le cas où l'on utilise, comme acide, l'acide sulfurique. Exemples. Le procédé a été expérimenté sur un compost criblé à la maille de 25m/m après broyage dans un broyeur à marteaux et fermentation accélérée dans des tours de fermentation Selon le procédé, on a tout d'abord soumis le compost 0-25 (tailles des particules réparties entre 0 et 23 mm) à un tamisage sur un crible de maille 6 mm. En opérant sur des débits de 6 tonnes de compost par heure, on a obtenu environ 50 ffi de compost 0-6 passant au tamis de 6 mm et susceptible d'être envoyé directement à la fermentation comme il sera ex pliqué plus loin. Le compost 6-25, c'est-à-dire la fraction de refus au tamis de 6 mm, a alors été traitée dans un malaxeur à double arbre horizontal, tel que celui décrit ci-dessus, sous pul vdrlsation d'acide sulfurique. Des séries d'essais ont été effectuées afin d'étudier les influences respectives, sur la dégradation de la matière organique, de la quantité d'acide et de sa concentration, du temps de malaxage, du temps de séjour en maturation. Les principaux résultats apparaissent sur les deux planches annexées sur lesquelles on peut voir - à la figure 1, des courbes d'affinage du compost 6-25 en présence d'H2S04 de diverses concentrations et en quantités variables, - à la figure 2, une courbe d'affinage du compost 6-25, en présence d'acide sulfurique à une concentratiçn et selon un poids déterminé mais pendant des temps de malaxage différents. Sur la figure 1, l'abscisse x représente le nombre de jours de maturation après un temps de malaxage de 30 minutes, alors que l'ordonnée y fournit le pourcentage de compost passant au tamis de 5 mm. Les courbes I à VIII correspondent à diverses concentrations et quantités d'acide sulfurique à'savoir:: (I) 1,70 kg d'acide (compté en H2S04 anhydre) à concentration de 16 % pour 100 kg de compost (II) 3,35 kg d'acide(compté en H2S04 anhydre) à concentration de 78 % pour 100 kg de compost (III) 3,10 kg d'acide (compté en H2S04 anhydre) à concentration de 29 % pour 100 kg de compost ("r) 6,44 kg d'acide (compté en H2S04 anhydre) à concentration de 78 ffi pour 100 kg de compost (V) 6,15 kg d'acide (compté en H2S04 anhydre) à concentration de 50 % pour 100 kg de compost (VI) 9 > 30 kg d'acide (compté en H2S04 anhydre) à concentration de 78 % pour 100 kg de compost (VII) 9 kg d'acide (compté en H2S04 anhydre) à concentration de 65 % pour 100 kg de compost (VIII)ll,90 kg d'acide (compté en 112504 anhydre) à concentration de 78 % pour 100 kg de compost. Comme on peut le voir d'après ces courbes, après un temps de malaxage de 30 minutes puis un temps de maturation (mise en tas du compost avec poursuite de l'action de l'acide) de 40 jours, on parvient à faire passer à la maille du crible de 5 mm entre 65 et 80 % du compost traité, le refus au tamis étant constitué par des éléments grossiers qui sont mis à la décharge. En pratique, il a été constaté que les résultats optimum étaient obtenus en utilisant 6 à 7 kg d'H2S04 pour 100 kg de compost brut de départ, cet acide ayant uneconcentra- tion de 40 à 78 % (exprimés en H2S04 anhydre) suivant l'humi- dité du compost. Après trente minutes de malaxage, 35 % environ de l'acide introduit se trouve neutralisé par le compost; les 65 % restant doivent être neutralisés par addition de NH40H, par exemple. Après 40 jours de contact, le taux de neutralisation par le compost passait de 35 % à 65 % et l'on neutralisait alors les 35 ss résiduels par l'ammoniac (par exemple). Après neutralisation, la matière organique titrait 1 à 1,3 % d'azote et pouvait servir de matière première pour la fabrication d'un amendement amélioré ou de charge pour des engrais organiques. Sur la représentation de la figure 2, où l'abscis se x' représente le temps en minutes et l'ordonnée y' le pourcentage de compost affiné passant au tamis de 5 mm, on a tracé la courbe d'affinage du compost 6-25 en fonction du temps de malaxage dans le cas d'une pulvérisation d'une solution aqueuse à 78 ss d'H2S04} utilisée en quantité de 6,5 ss (exprimés en H2S04 anhydre) par rapport au poids de compost traité.Comme on peut le voir d'après cette courbe, 40 à 45 ss du compost est réduit, par l'action combiné du malaxage et de l'acide, à une maille de O à 5mm, après un temps de 30 minutes; tandis que ce pourcentage passe à 55 ffi après 180 minutes de malaxage ; on voit donc que l'on peut avoir intérêt, dans certains cas, à augmenter le temps de malaxage de façon à limiter le temps de maturation sur aire. Au total, grâce à l'opération de malaxage en milieu acide oxydant selon l'invention, on a pu obtenir en moyenne, pour 100 kg de compost brut de diamètre supérieur à 6 mm: 20 kg de refus et 80 kg de produit de diamètre O à 5 mm, exempt de verre, matières plastiques ou autres éléments grossiers et dont le taux de matière organique était accru d'environ 15 par rapport à celui du compost brut de départ. Dans le but d'obtenir des amendements améliorés, directement utilisables dans l'agriculture, à partir des composts affinés obtenus selon la phase b) du procédé de l'invention, on a ajouté dans le mélangeur - malaxeur, au moment de la neutralisation suivant la maturation une suspension composée de 12 % de sulfate de fer, 24 ffi de fumiers et 64 ss d'eau, en proportion de 20 à 30 % suivant l'humidité de la matière ae base et de façon à obtenir un mélange ayant un taux dthumidi- té de 50 à 55 0 On a ensuite placé le mélange obtenu sur une aire de fermentation pendant 40 jours en effectuant des retourne ments du tas à intervalles réguliers. On a ainsi obtenu un produit de couleur brun foncé d'odeur rappelant celle des fumiers et constituant un excellent matériau d'épandage sur terrains de culture. Selon d'autres séries d'essais, on a pu activer la maturation et enrichir encore le produit final en introduisant dans le compost affiné des proportions de 10 à 50 , par exemple 20 à 40 % en poids, de sous-produits organiques tels que tourteaux de raisins et analogues. REVENDICATIONS 10/ Procédé de traitement des composts grossiers issus du broyage et, éventuellement de la fermentation rapide d'ordures ménagères, dont le diamètre moyen des particules est compris entre 1 et 30 mm, en vue d'éliminer les déchets de verre et de matière plastique et de préparer des amendements organiques fermentés de haute qualité, le procédé étant c a r a c t é r i s é par la mise en oeuvre des étapes suivantes: a) on effectue un criblage du compost grossier sur un tamis de maille environ 6 nia et on sépare, d'un coté la fraction tamisée et de l'autre, le refus ou fraction de diamètre et par ticules supérieur à 6 mm ; b) on traite le refus précité dans un malaxeur en'présence dtun acide - minéral oxygéné puis, après maturation du mélange et neutralisation de l'acidité, on procède à un nouveau criblage sur tamis à maille de 5 mm, le refus à ce tamis étant ensuite soit mis à la décharge après neutralisation à la chaux soit à nouveau traité comme dit ci-dessus; c) éventuellement, on ajoute au produit affiné par action de l'acide, ci-dessus, au moins une substance organique et/ou minérale permettant, après fermentation, d'obtenir un amendement ou engrais riche en matières assimilables par le sol. 20/ Procédé selon la revendication 1, c a r a c t é r i s é en ce que l'acide minéral oxygéné utilisé dans la phase b) est choisi dans le groupe des acides : sulfurique, phosphorique, J nitrique. 30/ Procédé selon la revendication 1, c a r a c t é r i s é en ce que l'acide minéral oxygéné est constitué par de l'acide sulfurique, utilisé à des concentrations comprises entre 15 et 78 % - de préférence 40 à 78 ffi - et en des quan tités comprises entre 1 et 15 kg (exprimés en 112504 anhydre) - de préférence 4 à 8 kg - pour 100 kg de compost à traiter, la température de traitement pouvant varier entre la température ordinaire et environ 800C. 40/ Procédé selon i'une quelconque des revendications 1 à 3, prise isolément, c a r a c t é r i s é en ce que, dans la phase b), l'opération de malaxage est maintenue pendant un temps de 30 minutes à 4 heures alors que la maturation peut être effectuée pendant 10 à 60 jours et que la neutralisation de l'acidité, entreprise soit après malaxage soit après maturation, est faite avec une base conventionnelle de préférence de l'ammoniac. 5"/ Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 > prise isolément, c a r a c t é r i s é en ce que, dans la phase c), l'ajout au produit affiné est constitué par au moins une substance d'apport d'oligo-éléments et par des résidus tels que fumiers, pulpes ou tourteaux de raisin, pulpes d'olives et produits analogues, la quantité totale des substances ajoutées étant de préférence comprise entre 10 et 50 du poids du compost affiné passant au tamis de 5 mm. 60/ Appareillage de mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, c a r a c t é r i s é en ce qu'il comprend: un crible à double claie de 5 et 6 mm, une bande transporteuse du compost et des produits en cours de traitement, une cuve de stockage d'acide avec doseur et pompe et un mélangeur - malaxeur surmonté d'une rampe de pulvérisation pour lédit acide ; l'appareillage étant installé à proximité d'aires de fermentation - maturation du compost traité où celui-ci est mis en tas. 7 / Appareillage selon la revendication 6, c a r a c t é r i s é en ce que le mélangeur - malaxeur est équipé de deux arbres rotatifs munis de pales en forme de croissant et tournant en sens inverse. 8 / Appareillage selon la revendication 7, c a r a c t é r i s é en ce que le mélangeur - malaxeur est conçu de telle manière que ses pales se déplacent à une distance de ses parties fixes supérieure à la maille du crible du premier criblage, en I'occurence, ici, 6 mm. 9 / Composts d'ordures ménagères débarassés de leurs constituants en verre et en matière plastique, ainsi que amendements et engrais, obtenus par mise en oeuvre du procédé selon l'ensemble des revendications I à 5.