Brevet FR2411815A1 — publié le 19790713

On a déjà utilisé ,? agriculture des résidus provenant des ordures ménagères ou des boues ?provenant du traitement des eaux usees. Dans les deux cas un traitement spécifique est nécessaire de façon à disposer d'un produit intéressant et sans nuisances pour les sols. Dans les deux cas on recherche à récur~rer les fertilisants contenus dans les déchets, azote, acide phospho- rique et potasse principalement et les matières organiques à fermentation rapide qui se transforment en humus dont les sols manquent de plus en plus. Lorsque l'on veut traiter les ordures ménagères pour en faire ce que l'on appelle un compost, trois opérations essentielles sont nécessaires. La première consiste à faire chuter le taux de carbone de façon à offrir un produit directement incorporable dans le sol, c'est-à-dire offrant un rapport carbone sur azote suffisamment faible alors que les ordures brutes montrent un rapport C/N beaucoup trop élevé pour une utilisation directe. Cette chute du taux de carbone est obtenue par combustion biologique de celui-ci sous l'action des bactéries pendant une phase de fermentation aérobie. La deuxième opération consiste à trier dans les ordures brutes ce qui serait inutile et dangereux d'incorporer dans le sol, c'est-à-dire généralement les gros débris inertes (boîtes de conserves, verres, plastiques, etc.). Cette séparation se fait généralement par broyage-criblage ou autres balistiquages. Cette réduction de la masse totale a aussi pour effet de faire monter la teneur relative en éléments intéressants dans le compost donc d'en faciliter la commercialisation. La troisième opération consiste à laisser monter la températuredans la masse de façon à essayer de détruire les germes pathqgènes dangereux contenus dans les ordures. Ceci est obtenu sous l'action de la fermentation grâce à l'activité de certaines bactéries thermogènes qui se développent dans le compost. On favorise leur activite en remuant de temps à autres les tas de compost en cours de maturation. Le traitement des boues residuaires fait également appel à l'activité biologique de certaines bactéries mais le but final n'est pas axé actuellement sur la récupération du produit à des fins agricoles. Bien que la teneur en fertilisants soit élevée, de graves écueils en limitent l'utilisation. Ces boues contiennent des germes pathogènes extrêmement dangereux mais leur teneur en eau et leur composition font que la montée en température observée lors de la fabrication du compost n'existe pas dans le cas des boues résiduaires. On a déjà proposé le mélange de compost et de boues résiduaires mais le résultat est peu encourageant en raison de la difficulté de monter l'ensemble du mélange à une température suffisante pour provoquer la destruction des germes indésirables. Contrairement à ce que l'on recherche actuellement le produit suivant l'invention n'a pas subi de fermentat7on. I1 consiste en un mélange des boues résiduaires d'une part, et d'un extrait boueux tiré des ordures ménagères et contenant les matières organiques à fermentation rapide d'autre part. Pour une population donnée, le mélange obtenu suivant l'invention présente un rapport C/N suffisamment bas pour permettre son incorporation directe dans le sol. Sa pasteurisation est obtenue par voie thermique grâce aux calories obtenues par la combustion de la partie des ordures ménagères non contenue dans les boues. L'élément essentiel permettant d'obtenir le résultat recherché consiste en une presse spéciale apte à extraire dans les ordures ménagères la partie destinée à l'utilisation agricole de celle destinée à être brûlée. Le dessin de la figure 1 montre à titre d'exemple non limitatif une telle machine. Les ordures ménagères sont introduites dans la trémie (1) puis sous l'action d'un fouloir de type quelconque, ici un registre animé hydrauliquement (2) dans la chambre de compression (3) de la presse. Le piston (4) animé hydrauliquement pousse la charge d'ordures devant lui en fermant progressivement l'ouverture par laquelle les ordures ménagères sont rentrées. Les déchets sont ainsi poussés dans une chambre fermée (5) et soumis à l'action du piston (4). Selon une caractéristique de l'invention la chambre fermée (5) est constituée par le piston (4), un fond (6) et un tiroir (7) mobile transversalement. Selon une autre caractéristique le fond (7) est percé d'au moins un trou dans lequel coulisse un poinçon (8) animé hydrauliquement. Lorsque le piston (4) a avancé, c'est au tour du poinçon (8) de pénétrer dans la masse comprimée. Du fait de sa section plus faible que celle du piston principal, la pression monte de façon considérable dans la chambre (5 > de la même maniere que l'on fait monter la pression dans un tonneau plein en enfonçant un bouchon avec un effort relativement faible. Le poinçon (8) a ses génératrices garnies de cannelures longitudinales (9) qui servent à drainer les boues extraites lors de la compression Leur décolmatage se fait automatiquement par le mouvement de va-etRvient du piston. Après être passées entre le poinçon et son logement par les cannelures, les boues sont recueillies dans la chambre (10) apte à supporter une certaine pression et sont évacuées à l'extérieur par la tuyauterie (Il). Lors du poinçonnement le vérin actionnant le piston (4) est blo qué par un clapet anti-retour ou tout autre moyen, de façon à ce que la montée en pression des matières comprimées ne le fasse pas reculer. Les cannelures sont suffisamment fines pour laisser passer l'eau et les matières organiques fluables qui sont ainsi réduites en purée et laisser à l'intérieur les matériaux plus durs qui sont indesirables dans le produit final. Lorsque l'on soumet la masse contenue dans l'enceinte à un poinçonnement, l'action de celui-ci affecte la zone immédiatement voisine des cannelures ce qui limite l'efficacité de la séparation. Pour cette raison et conformément à l'invention, diverses dispositions sont prises pour intéresser toute la masse. Sur les dessins des figures 2 et 3 on remarque des cannelures longitudinales taillées sur les faces latérales du tiroir (7) et débouchant dans la cavité centrale. Ces cannelures débouchent également de l'autre côté dans une enceinte analogue à l'enceinte (10) et communiquant avec la tuyautérie (11). L'orientation de ces cannelures permet leur décolmatage à chaque mouvement du tiroir. Sur le dessin de la figure 4, le piston principal (4) est également muni de cannelures et peut être considéré également comme un poinçon. Le drainage des boues issues de ces dernières cannelures hors de la presse se fait par la gorge (12) qui communique avec la gorge (13) lorsque le piston (4) est en position de travail. Les boues sortent finalement à l'extérieur par les canaux taillés dans le corps de presse et par la tubulure (Il). Suiyant une caractéristique de l'invention la cavité du tiroir (7) dans laquelle sont comprimées les ordures est de section supérieure à la section du piston (4). De cette manière la première compression directe par le piston (4) donne un bloc de profil représenté figure 4. L'action suivante est un poinçonnement piston (4) bloqué. Le poinçon (8) avance, le nouveau profil du bloc est donné figure 5. Pendant ce poinçonnement, des boues sont évacuées par les divers drainages, et, après retrait du poinçon (8), le piston (4) peut avancer pour combler le vide central laissé par le poinçon (8), figure 6 les flèches matérialisent les mouvements internes d'effondrement des matières lors de la deuxième compression. On remarque que, lors des successions de compressions et de poinçonnements, des mouvements internes ont lieu qui ont pour effet d'intéresser, au bout de quelques cycles, la quasi-totalité de la masse comprimée à l'action du poinçon. Une meilleure efficacité est obtenue si l'on dote le piston (4) d'un poinçon (13). Selon l'invention, dans ce cas, il est intéressant de donner au poinçon (8) une forme annulaire, la portion de fond (6) interne au poinçon annulaire étant reprise par l'axe creux du vérin de poinçonnement. Dans ce cas la succession des profils des blocs obtenus est matérialisée sur les figures 7 à 13. Lorsque la masse initiale de déchets a subi le cycle de poinçonnements et de compression il reste un bloc sec comprimé à l'intérieur du tiroir. Celui-ci est éjecté à l'extérieur par un vérin après translation du tiroir. Le bloc sec constitue le combustible qui va servir à pasteuriser et déshydrater le mélange des boues issues des ordures ménagères et celles issues du traitement des eaux usées. Suivant l'invention, le produit final sert de base à la préparation d'aliments pour animaux. Dans ce cas, on adoptera de préférence le système de stérilisation sous pression de l'ensemble des boues. Dans certains cas, en particulier lorsque la quantité de boues issues du traitement des eaux usées est faible ou nulle, on peut, tout en restant dans le cadre de l'invention, procéder à une phase de combustion biologique du carbone des boues préalablement à son traitement thermique. Dans ce cas, conformément a l'invention, on utilisera de préférence une partie des fumées refroidies ou diluées par de l'air frais comme apport d'oxygène pour conduire la fermentation aérobie. Les gaz étant introduits entre 300 C et 800 C. L'invention trouve son application dans le traitement des déchets urbains, agricoles et alimentaires dans des conditions économiques intéressantes compte tenu de la valeur du produit fabriqué, l'amendement organique destiné à l'agriculture, ou, sous une forme voisine, destiné à l'alimentation animale. R E V E N D I C A T I O N S 1. Procédé de traitement de matière multiphase comprenant une phase solide et une phase liquide ou pâteuse, du type selon lequel on broie ladite matière, et on crible sous pression la matière broyée, caractérisé en ce qu'on réalise simultanément le criblage sous pression et le broyage de la matière en disposant cette dernière dans une chambre fermée dite de pression, en faisant avancer au moins un poinçon dans cette chambre et en expulsant un criblé à travers des orifices calibrés de la chambre de pression. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'après avoir alimenté une chambre fermée dite de pression avec de la ratière à traiter, on broie cette matière tout en la comprimant en faisant avancer au moins un poinçon dans la chambre de pression, et, simultanément, on fait fluer la phase liquide ou pâteuse de la matière ainsi broyée et comprimée à travers des passages calibrés débouchant dans la chambre de pression, puis on fait reculer ce poinçon et on résorbe l'évidement subsistant qui a été ménagé par la pénétration dudit poinçon dans la masse de matière se trouvant dans la chambre de pression, en diminuant le volume de la chambre de pression, et on fait à nouveau pénétrer le poinçon dans la masse de matière. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'on broie et on comprimé la matière en faisant avancer puis reculer dans la chambre de pression, alternativement et successivement, chacun de plusieurs poinçons ou groupes de poinçons, et, à chaque fois, en maintenant dans leur(s) position(s) axiale(s) les autres poinçons. 4. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comprend une chambre de pression délimitée par une paroi, des moyens d'alimentation pour introduire la matière à traiter dans la chambre de pression, des moyens définissant des passages calibrés reliant l'intérieur de la chambre de pression à au moins une chambre de récupération du criblé, au moins un organe de broyage et de compression profilé, mobile axialement et engagé dans au moins un alésage qui est ménagé dans la paroi de la chambre de pression et qui débouche dans cette dernière, cet organe étant susceptible de pénétrer dans la chambre de pression étant associé à des moyens moteurs pour son entrainement en translation axiale dans les deux sens, et présentant une section droite inferieure à celle(s) de la -chambre de pression par rapport à tout plan perpendiculaire à l'axe dudit organe de broyage, de sorte qu'une pénétration de cet organe dans la chambre de pression contenant la matière à traiter, procure à la fois, un broyage et une compression de cette matière, des moyens de compensation distincts dudit organe de broyage, pour diminuer le volume de la chambre de pression, afin de résorber l1évidement subsistant dans la masse de matière se trouvant dans la chambre de pression après chaque pénétration et recul de l'organe de broyage et des moyens pour évacuer le résidu sec subsistant dans la chambre de pression après extraction du criblé. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'au moins une partie de la chambre de pression présente la forme d'un alésage et en ce que les moyens de compensation comprennent un piston dit de compensation de section correspondant à celle de l'alésage et susceptible de pénétrer dans ce dernier. 6. Dispositif selon les revendications 4 et 5, caractérisé en ce que les moyens de compensation comprennent au moins un deuxième organe de broyage qui, comme le premier, est profilé, mobile axialement et engagé dans au moins un alésage de la paroi de la chambre de pression, et qui présente une section transversale inférieure à celle (s) de la chambre de pression par tout plan perpendiculaire à l'axe dudit deuxième organe de broyage. 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que les alésages dans lesquels sont engagés les deux organes de broyage sont distincts l'un de l'autre et débouchent dans la chambre de pression par des cotés différents de cette dernière. 8. Dispositif selon l'une des revendications 5 ou 7, caractérisé en ce que les organes de broyage ou l'organe de broya- ge et le piston de compensation sont d'axes parallèles et leurs alésages débouchent à l'opposé l'un de l'autre dans la chambre de pression. 9. Dispositif selon l'une des revendications 4 à 8, carac térisé en ce que les passages calibrés comprennent des passages ménagés entre au moins un organe de broyage et/ou le piston de compensationet l'alésage correspondant, ces passages étant de préférence réalisés au moyen de cannelures sensiblement axiales ménagées dans la surface latérale de l'organe de broyage et/ou du piston de compensation et/ou dans la paroi de l'alésage correspondant. 10. Dispositif selon l'une des revendications 4 à 9, caractérisé en ce qu'au moins l'un des organes de broyage est de section sensiblement annulaire. 11. Dispositif selon l'une des revendications 4 à 10, carac térisé en ce que les organes de broyage présentent des diamètres extérieurs différents. 12. Dispositif selon l'une des revendications 4 à 11, caractérisé en ce que la chambre de pression comprend une cavité profilée, ouverte aux deux extrémités et ménagée dans un corps mobile transversalement par rapport à ladite cavité entre une première position pour laquelle ladite cavité est en regard de l'organe de broyage et une deuxième position pour laquelle elle est en regard de moyens déjection du résidu sec subsistant dans ladite cavité. 13. Application du procédé selon l'une des revendications 1 à 4 ou du dispositif selon l'une des revendications 4 à 12, au traitement des ordures ménagères en vue de la fabrication d'un produit organique et d'un combustible.