Brevet FR2389577A1 — publié le 19781201

La présente invention concerne un procédé de traitement des ordures ménagéres ainsi que des déchets a base organique rejetés par l'activité humaine, an particulier les boues issues des stations d'épuration des eaux usées les matées de vidange , les dégections animale des élevages,des déchets de cpnserverie etc Il est déjà connu de traiter- les ordures ménagéres par fermentation aérobie de fanon a an faire un amendement organique déstiné a l'agriculture .Dans ce cas, un certain nombre d'opérations mécaniques , en particulier de criblage , tendent a donner au produit fermenté un aspect acceptable Dans ce cas, le compost final garde une grenulometrie assez grossiére et sa composition , en particulier sa teneur en élements fertilisants et en alements organiques reste faible On a également proposé, a la fois dans le but de s'en débarassar et celui d'augmenter les teneurs en élemants organiques et fertil gisants du oo > post , d'y adjoindre une certaine quantité de boue en provenance de stations de traitement des eaux usées Cette pratique n'est pas actuellement satisfaisante car ellase heurte a un ecc oeil majeur : la montée en tamperatura du mélange lors de la phase zymothermiqua de la pasteurisation n'est pas suffisante pour détruire les germes pathogènes et indésirables contenus dabs les deux produits mélangée en particulier ceux en provenance des boues de stations d'épuration des eaux usées Il résulte déjà de cet aspect que les risques de polutions attache! a ces produits ne sont pas détruits , donc le procédé ne remplit pas son role essentiel qui est celui d'éliminer des produits indésirables . an outre, le produit final est difficilement commercialisabla , ce qui detruit l'intéret économique du procédé. C'est pour ces raisons que l'objet principal de la présente invention consiste en un procédé qui combine un traitement reel -lement hygienique des polluents traités avec une fabrication de deux produits terminaux qui ont une grande valeur économique et qui donne son équilibre financier au procédé . Un des objets également de l'invention consiste en un dispositif qui , an combinant divers élements et en particulier une presse de conception nouvelle , permet de mettre en oeuvre ce procédé Les produits de ce traitement , caracteristiques par leur valeur compte tenu d'une penurie croissante d'amendements organiques et de combustibles constituent un autre élement de l'invention La description des procédés , donnée ici dans son ensemble , est est une forme preFerentielZde l'invention et elle/donnée a titre d'exemple qui n'est pas limitatif . En particulier, dans certains cas, on peut suprimer certains elements sans sortir du cadra de 1'invention. Les ordures ménageras , élements de base du procédé, sont déversées dans une fosse . Cette fosse est etanche au remplissage et des boues en provenance de stations d'épuration des eaux usées sont versées également dans cette fosse . Génaralament, ces boues sont lorsqu'elles/de simples décantations , sont trés liquides il en est de meme des matiras de vidange qui sont également mélangés aux autres produits lorsqu'il est né cessaire d'en traiter Il paut se faire qu'en l'abscence de traitement des eaux , seules des matieres de vidange soient a traiter .Le principe reste le meme sans que l'on sorte du cadre de l'invention Pour une population dQPnsr , le mélange de ces produits de base ne suffit pas a ce que le niveau liquide dépasse celui des ordures déposées C'est pourtant un des élements du procédé Ceci est d'autant plus vrai lorsque l'on utilise des boues dites pelletables, c'est a dire qui ont subies un traitement de déssi cation qui a porté leur humidité a un taux voisin de 70X , a la placa des boues dites de décantation .Le niveau liquide né:cessai- re ou procédé suivant l'invention provient d'un premier essorage sous pression des matieres extraites de la fosse , comme on va le voir plus liin . Oe cette maniere , l'humidité est recyclée dans la fosse de facon a y maintenir le niveau nescessaires Le mélange séjourne donc en phase quasi-liquide dans la fosse Le but en est d'effectuer une premiere fermentation aérobie par injection d'air a la base de la fosse de facon a abaisser le rap port carbone sur azote par combustion biologique des matieres organiques Le temps de se jour devrait idéalement durér une semaine environ mais des considérations de ltmitations des investissements peuvent imposer une reduction importante du temps de sejour Dane le calcul réel de ce dernier , il faut tenir compte des quantités importantes de liquides. recyclés lors de la compression primaire et qui concourent a l'augentation du temps laissé a ces fermentations . - Aprés la premiers fermentation , les matieres sont extraites-de la fosse par un moyen quelconque , grappin par exemple, mais, de facon a prelever les matieres dans-lsordre de leur arrivée donc dans le sens de leur sédimentation , on preferera un extracteur de fond a tapis metallique par exemple Apres extraction de la fosse , les matières sont tres humides et selon l'invention une premier operation consiste a les essorer de facon a ramener leur humidité a moins de 50% et idéalement 40% On sait par ailleurs que les syststes classiques employés actuellement, centrifugeuses et filtres- presse essentiellement, ne permettent pas un taux de dessication aussi élevé . selon une caracteristique essentielle de l'invention, c'est le fait de me langer des boues organiques avec des ordures menageres qui permet d'utiliser une dessicetion par application de pressions relativement élevé sur des orifices , l'essentiel des matiéres solides n'étant cependant pas expulseés parceque fixées sur le support que constituent les ordures menageres Cet essorage se fait donc par des moyens classiques mais a pression relativement élevée et de preference par compression a une pression dal'ordre de 30 bars dans une enceinte fermée a l'eseption d' orifices minces par lequels l'eau s'écoule .La taille de ces orifices depend essentiellement de la pression adoptée pour l'essorage ; ainsi trois milimétres conviennent pour une pression de 30 bars alors que I- mi13metre suffit 9'y l'on monte jusqu'a 100 bars Selon une reàlisation particuliere et preferentielle de l'inven- tion et decrite plus en detail plus loin , ce poste d'essorage se fait dans la meme presse que celle de compression de separation de phases. Aprés essorage , les déchets sont introduits dans une enceinte fermée et soumis a des pressions tres elevées de plusieurs centaines de bars Pendant que la pression est appliquée on soumet en outre la masse en cours-de traitement a des triturations au moyen de pontons enfoncés dans l'enceinte . Les matieres fluables sont extraites sous l'action de la pression par des orifices existants dans les parois de la chambre de compression . En particulier les poincons qui penetrent dans la masse pour la triturer laisse un espace libre entre eux et la paroi - qui est un chemin possible pour les matieres fluables . Generalement , les poincons ou les alesages qui les guiceat sont cannelés et la taille des ouvertures est fonction de la granulometrie que l'on désire obtenir La taille des cannelures retenues influe fortement sur la valeur de la pression qu > il est necessaire d'appliquer aux matieres pour en provoquer le fluage . une petite taille de cannelures impose des pressions plus élevées : plus de mille bars pour une largeur de deux milimmetres ou 300 bars pour une largeur de 8MM environ. Apres avoir extrait les matieres fluables , le bloc soc restant dans la chambre est ejecté hors de la presse pour utilisation A titre d'exemple , praferentiel mais non limitatif , les dessins les figures I et 2 montrent une presse apte a traiter dans de bonnes conditions les produits suivant le procédé objet de l'invention Le mélange d'ordures menageres et de boues diverses en provenance du systeme extracteur de la fosse sont déposés dans tremie 1 un piston 2 balaye le fond de la tremie de facon a alimenter correctement l'espace situé entre le piston gaveur 3 et une cavite 4 ménagée-dans le tiroir rotatif 5 . Lorsque le piston 2 , animé par I ou plusieurs seriné hydroliques est avancé, le piston gaveur 3 avence a son tour .Ce piston gaveur est cylindrique , sensiblement de meme profil que la cavité située dans le tiroir . Sa position extrême avant fait coincider le plan du nez de piston avec le plan de frayement du tiroir . En avancant le piston 3 pousse devant lui les metieras a comprimer et les introduit dans la cavité 4 de tiroir 5 . Il peut autre necessaire d'effectuer plusieurd avances pour remplir suffisament la cavité 4 . Selon une caracteristlque de l'invention , se poste de remplissage est également un poste d' essorage des matieres introduites . A cet effet , la chambre est munie d'orifices de petites dimenSions permettant aux eaux de s'écouler sous l'action de la pression .Généralement , on dimensionnera le verln hydraulique animant le piston 3 de faoona ce qu'il donne une pression frontale de l'ordre de 30 bars . une pression plus grande permet de reduire la taille des orifices et une pression plus faible nécessite des orifices plus larges avec le roque d'expulser avec l'eau une partie des matieres solides A chaque avance du piston gaveur la pression monte dans la cavité 4 . Lorqu'elle est suffisante , le-piston est immobilisé en avant de telle sorte que le plan de sa face avant coincide avec le plan de -frotement du tiroir 5 . A ce moment celui- ci peut se deplacer sans que les matieres puissent se détendre et refouler a l'extarieur .Les ordures menageras en particulier sont encore tres elastiques a 30 bars Outre une certaine deshydratation , la precompression de gavage a pour effet important de reduire l'espace entre les elements solides constitutifs des ordures menageres . IL en résulte une augmentation de la densité apparente des matieres et un degazage presque parfait Le tiroir , rotatif , se deplace autour de son axe 6 d'un quart de quatre tour , dans l'exemple du dessin ,/ cavités 4 identiques et symetriques y étant pratiquées Une cavité wide se presente donc devant le piston de decompression et peut etre a nouveau remplie tandis que la cavité pleine est pcsitionneé exactement devant les deux vérins de poinoonnement 7 et 9 .Un vérin 9 introduit une brocha dans un alesage du tiroir 5 de facon a le positionner exactement maigre les contraintes laterales importantes qui peuvent se produire sur le tiroir lors des poinconnements Selon une carecteristique preferentielle mais non limitative de l'invention et illustrée par le dessin de la figure 3 , les poincons sont au nombre de d'eux l'un d'entra eux 10 est cylindrique , d'un diamétre sensiblement égal a la moitié de celui de la cavité ou legerement supérieur , il est coaxial a la caviste .Ce: poincon est enfoncé an premier .Son déplacement maximal est de l'ordre de un quart a un tiers du volume total de la cavité lorsqu'il arrive jusqu'a la paroi opposée . Son role est de faire montÉrla pression jusqu'a 1000 bars environ et d'extraire une premiere partie des matieres fluables , environ un quart de la masse totale .Le poincon 10 est garni de cannelures longitudinales Il dont le profondeur et la largeur sont de quelques millimetres et de l'ordre de 4 a 5 mm pour une pression maximale choisie de 1000 bars . Les boues extraites passent par ces cannelures pour etre collectées dans la chambre 12 Laque le premier poincon 10 est enfoncé , il est maintenu en cette position et le dauxieme poincon 13 avance . Ce poincon est annulaire .Son diametre extarieur est legerement inferieur au diamétre de la cavité , son diametre inferieur est legeremant supérieur a celui du premier poincon 10 . Les generatricas internes et externes sont egalement garnies de cannelures . Le tiroir rotatif 5 passe entre deux parois fixes avec un jeu redit . Ou coté du poincon central 10 , c'est la face avant du corps de vérin 7 qui'constitue la paroi . En position reculée la face avant du poincon 10 coincide avec le plan de la face avant dut ve,'ih 7 .Ou coté du poincon annulaire 13 , la paroi consiste en la face avant du veYn 8 ainsi qu'en un alement 14 interieur au poincon et qui retransmet las efforts de pression jusqu'au fond du veYn 8 comme il apparait sur la figure 3 Les details constitutifs des -vérins 7 et 8 apparaîtront aisenent a l'homme de l'art en examinant la figure 3 et en se referant a la technologie habituelle de la construction des .vérins hydrauliques En avancant , le poincon annulaire 13 tasse l'anneau de matieres qu'a formé le poincon 10 . Le verin 8 est dimara:ionné pour que le poincon puisse exercer une pression frontale sur les matieres pouvant depasser 1000 bars . Les matieres fluables sont extraites par les cannelures interieures et axterieures et sont collectées dans la chambre 15 . Les matieres collectées par les cannelures interieures peuvent passer dans la chambre 15 par des orifices 16 pratiqués a le base du pointon 13 Les vérins 7 et 8 travaillent en compression de a la fois a leur poussée propre et a la pression des matieres comprimées dans la cavité sur leur face avant / Ils reagissent en fait l'un sur I' autre .Pour cette raison, les verins sont reunis par leur fond par deux colonnes 17 , eventuellementtroAsdont l'une d'antre elles sert d'axe de rotation 6 au tiroir 5 Longue le poincon annulaire 13 a suffisament avancé dans les matieres , en neneral un tiers de la longueur de la chambre , les deux poincons sont retractés et le tiroir 5 effectua une nouvelle rotation . Pendant que s'effectuent simultanemant un nouveau remplissage et un nouveau cycle de poinconnement,un bouclier sylindrique , animé par un verin , ejecte le bloc de matiares comprimées hors de la presse .Les blooscomprimée sont éjectes dans un tube cylindrique , eventuellement ouvert , et , poussés par le verin d'ejection , les blocs peuvent cheminér jusqu'a leur lieu de stockage ou entrer directement dans un four Les boues obtenues par fluage sont collectées dans les chambres 12 et 15 et sont evacuées par une tubulure reliée a ces chambres. Suivent l'invention , ses boues prefermentées , doivent encore subir un traitement thermique de sterilisation ou pasteurisation avant d'etre itilisablea Plusieurs systémes sont possibles. L'un d'entre eux consiste a faire deboucher les tubulures de collectas dans des cuves de fermentation Les boues peuvent etre chauffeéw ou chauffées puis séchées dans des appareils classiques pour cette application , mais dans ce cas on utilisera tout ou partie de l'énergie thermique tirée de la combustion des blocs secs issus du traitement Un autre systéme , interressant sourtout pour les petites et moyennes installations consiste a obtenir la phase zymothermique de la fermentation aérobie dans des caisscns mobiles dont les parois sont munies d'orifices Dans ce cas , on preferera , selon l'invention munir ces caissons des dispositifs necessair, pour qu'ils puissent etre déplacés aisement par les engins habituellement utilisés pour les-manipulations de conteneurs normalisés Ces caissons ont , suivant la taille des installations et des s engins porteurs1 une capacité de 10 m par exemple Un de ces caissons est placé a proximité de la presse et un dispositif , avantageuseme.t automatisé , reparti les boues de facon réguliere .La hauteur de remplissage est de l'ordre de 1 a 2 metres, Oans ces conditions , un certain egouttage des boues se produit pendant le remplissage . Les eaux qui s'ecoulent sont recyclées dans la fosse La faible hauteur des boues ainsi que la presence d'orificesssur le fond et sur les cotés des caissons garantissent une phase de fermentation aérobie naturelle Pratiquement , aprés remplissage , les caisspns sont déplacés et stockés pendant au moins une semaine . Durant ce temps la phase zymothermique indispensable a lieu . Passé ce delta. ,qui peut etre raccouci , les caissons sont de nouveau chargés et , sans qu'il y est rupture de charge , stnt livrés auprés de leurs utilisateurs. L'invention s'applique au traitement des ordures , des effluent; urbains , et. en gëneral au polluants et sous produits a base organique . Par extention..elle peut s'appliquér au traitement d'autres produits , en particulier industriels ou vegetaux qui présentent sensiblement les memes caracteristiques physico chimiques REVENDICATIONS t . Procédé de traitement des ordures ménagéres et effluents urbains boueux auquels peuvent etre mélangés différents déchets ou produits à base organique et fermentescibles ceractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantesi a) Mélange des élements à traiter dans un contenant. b) Fermentation dérobie du mélange c) Essorage du mélange et recyclage de tout ou partie des eaux dans le contenant d) séparation par pression d'une phase fluable à partir du mélange éssoré. e) traitement thermique de destruction de tout ou partie des germes contenus dans la phase fluable / 2 . Procédé de traitement des ordures menagéres et affluents urbains boueux auquels peuvent etre mélangés différents déchets ou produits à base organique et fermentescibles suivant la revendication 1 caractérisé an ce que la séparation de phases évoquée à lsétape d se fait à une pression de plusieurs centaine de bars et de préférence plus de mille bars en combinaison avec une trituration mécanique du produit dans une enceinte fermée a l'exception d'orifices par lesquels sont recuaillies les matieres fluables. 3 . Procédé de traitement des ordures ménagéres et effluents urbains boueux auquels peuvent etre mélangés differents déchets ou produits a base organique et fermentescibles suivant la revendication 1 caractérisé en ce que le traitement thermique des boues formant la phase fluable se fait par l'élévation de température due à la phase zymothermique d'une fermentation aérobie. 4. Procédé de traitement des ordures ménagères et effluents urbains boueux auxquels peuvent être mélangés différents déchets ou produits à base organique et f.ermentescibles suivant les revendications I et 3 caractérisé en ce que la fermentation aérobie des boues se fait dans des conteneurs sous une hauteur de 1 a 2'mètres. Les parois et le fond du conteneur sont munis d'orifices, le conteneur est pourvu des zar--téristiques permettant son déplacement par les engins utilisés pour le déplacement des conteneurs normalisés. 5. Dispositif de traitement des ordures ménagères simultanément avec des matières organiques boueuses ou liquides selon le procédé défini par la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comprend : a) Une fosse de réception des produits a traiter. b) Un système d'aération de la fosse. c) Un système extracteur des produits ayant séjourné dans la fosse de préférence un système d'extraction par ie fond par un tapis métallique. d) Une presse d'essorage des produits extraits. e) Une presse haute-pression de séparation de phases du produit essoré. f) Un poste de fermentation aérobie ou autre système de chauffage des boues. 6. Dispositif suivant la revendication 5 caractérisé en la combinaison dans la même presse des postes d'essorage et de séparation de phases. Les eaux d'essorage sont obtenues lors du remplissage et du gavage de la presse et drainées séparément. 7. Presse suivant la revendication 6 caractérisée par la combinaison des éléments suivants : a) Un dispositif quelconque, ou la simple gravité, introduit les produits à traiter par une large ouverture. b > Un piston pousse devant lui la charge ainsi introduite et la force a pénétrer dans une enceinte. c) L'enceinte est une cavité pratiquée dans un tiroir, mobile transversalement. Le volume offert à la charge étant défini en outre par un fond qui a un plan fixe parallèle au plan de translation du tiroir, ou la face avant d'un deuxième piston opposé et antagoniste et enfin la face avant du piston défini en b. d) Des orifices sont pratiqués dans l'enceinte définie en c et communiquent avec une chambre de drainage de l'eau. e) Le système animant le piston défini en b est capable de provoquer une pression dans l'enceinte suffisante pour extraire une grande partie de l'eau et trop faible pour extraire une quantité appréciable de matiéres séchas et de préférence de 1' ordre de 30 bars f) Un dispositif translate le tiroir aprés remplissage, un autre le vérouille en position devant le dispositif de trituration. g) Un dispositif de trituration consiste en deux jeus d'au moins un poinçon chacun faisant saillie a partir de deux plans fixes, guides de frotement du tiroir et pénétrant dans la masse de la charge qu'il contient h) Les poincons selon g ou l'alésage dans lequel ils coulissent sont munis de cannelures longitudinales faisant communiquér la chambre de compression avec des chambres de collecta des matières fluablas i) Aprés translation du tiroir ; un bouclier érecteur jacte le bloc sec résultant de la séparation de phases, hors de la cavité du tiroir B .Presse suivant la revendication 6 caractérisée par la combinaison des élements definis par la revendication 7 et dont le tiroir , rotatif autour d'un axe perallele à l'axa des différents mouvements, est muni d'au moins trois cavités recevant.les matieres a traiter , equidistantes entre elles et équidistantes de l'axe Les axes des postes principaux : remplissage, poinconnement et trois éjection coïncident avec/des axes des cavités en position vereuillée de travail 9 Presse suivant la revendication 8 caractérisée par un poincon cylindrique central d'un diamétre sensiblement égal ou supérieur a la moitié du diametre de la cavité et un poincon annulaire opposé dont le diamétre intérieur est superieur a celui du poincon çylindrique et dont le diamétre superieur est inferieur au diametre de le cavité du tiroir 10.Presse suivant la revendication 8 caracterisée par deun vérins hydrauliques opposée animant chacuns un ou;plusieurs jeux de poincons et relies entre eux par deux ou plusieurs colonnes travaillant en fraction dont l'une d'elle sert d'axe au tiroir rotatif 11.-Produit boueux,fortement chargé en matieres organiques caracterisé en ce qu'il.est obtenu par fluage de matériaux en appliquant tout ou partie du procédé et dispositif definis par les revendications 1 a 6 12. Produit fortement déshydraté et bon combustible caracterisé en ce qu'il est obtenu par resistance au fluage de matériaux en appliquant tout ou partie du proaedé et dispositif définis par les revendications 1 a 6. 13 . Utilisation du produit combustible selon la revendication 12 pour apporter des calories servant au traitement thermique des matiéres fluables selon le revendication 1.