Brevet FR2440928A1 — publié le 19800606

La présente invention concerne un procédé et une installation pour le compostage de matières organiques qui proviennent surtout de détritus ménagers et qui sont de préférence mélangés à des boues de stations d'épuration biologique des eaux. Par "compostage" on entend la transformation en compost desdites matières. Les procédés connus de compostage de matières essentiellement organiques peuvent être divisés en procédés par voie aérobie ou par voie anaérobie. La dernière de ces deux méthodes est basée sur l'action de microorganismes capables de se développer sans la présence d'oxygène libre, comme par exemple d'oxygène de l'air. La dégradation de matières organiques sous l'influence de tels microorganismes provoque la formation de composés organiques d'odeur désagréable. Pour cette raison il n'est pas possible d'implanter des stations de compostage par voie anaérobie à proximité de centres d'habitation. La méthode de compostage par voie aérobie par contre, qui exploite l'action dégradante de microorganismes capables de se développer uniquement en présence d'oxygène libre, n'est pas affectée de l'inconvénient lié au compostage par voie anaérobie. Ainsi on note une tendance générale vers le choix de cette dernière méthode de compostage. Toutefois le compostage de matières organiques par voie aérobie n'est pas sans présenter des problèmes. En effet la composition des détritus ménagers peut varier assez sensiblement de sorte que les conditions de compostage doivent également varier assez souvent et assez rapidement. Or jusqu'ici on n'était pas en mesure de régler efficacement les conditions de compostage. On a par ailleurs déjà reconnu qu'il est utile d'inclure dans les détritus ménagers à composter par voie aérobie des produits tels que les boues provenant de stations d'épuration biologique des eaux, afin d'obtenir un compost valable, présentant un rapport %C/%N favorable et un degré d'humidité satisfaisant en vue de l'utilisation comme engrais bio-minéral. Or, l'addition des boues augmente d'une part le degré d'hétérogénéité des matières à composter et d'autre part l'addition proprement dite est difficile à réaliser. En effet les boues ont tendance à s'agglomérer et ne se mélangent pas uniformément aux détritus, ce qui entrave la marche des réactions d'oxydation au cours du compostage et la formation d'un produit nonhomogène incomplètement composté. En plus, surtout en cas d'utilisation conjointe de boues d'épuration,l'apport de quantités suffisantes d'oxygène de l'air, de préférence contrôlées en fonction de l'état physique de la charge, constitue un problème insuffisamment résolu. En effet lorsque la charge consiste en de gros morceaux de détritus agglomérés avec des boues d'épuration, on peut s'attendre à une oxygénation nonhomogène au cours du compostage. La bio-oxydation se déroulera uniquement à la surface des morceaux agglomérés. C'est pourquoi on a équipé les réacteurs de compostage de moyens destinés à favoriser un brassage et une division des matières à composter. Ces réacteurs, qui ont des structures tubulaires pouvant tourner autour de leur axe à des vitesses de l'ordre d'un tour par minute, comportent à cet effet soit des pales qui sont fixées aux parois intérieures, soit des arbres qui sont munis de pales et qui sont disposés de manière fixe dans l'axe des réacteurs, soit encore une tôle perforée coaxiale. Or, ces moyens se sont avérés insuffisants pour empêcher les détritus, surtout non-triés et comprenant des boues d'épuration des eaux, de s'agglomérer. En effet ni les pales périphériques, ni les pales radiales n'arrivent à désintégrer suffisamment les détritus dont la tendance à s'agglomérer sous leur poids propre du fait de l'humidité qu'ils contiennent, est très prononcee. Même en réduisant la charge des réacteurs, dont le taux de remplissage normal est de l'ordre de 50-60%, pour augmenter la distance de chute des morceaux agglomérés, on n'arrive pas au but, étant donné que les détritus mous ne se désintègrent pas en tombant depuis les parois au fond des réacteurs au cours de la rotation. Aussi le but de l'invention est-il de proposer un procédé et une installation permettant d'effectuer un compostage contrôlé par voie aérobie des détritus ménagers comprenant de préférence une quantité de boues d'épuration des eaux propre à assurer l'obtention d'un compost qui présente le rapport %C/%N et l'humidité favorables désirés. Ce but est atteint grâce au procédé suivant l'invention qui est basé sur le compostage par voie aérobie dans un réacteur rotatif sensiblement horizontal de détritus ménagers de préférence soumis à un broyageconcassage préalable et additionnés de boues d'épuration, ce procédé étant caractérisé en ce que l'on dépose avant l'entrée dans le réacteur sur la charge de détritus en défilement entre 5 et 30% en poids de boues d'épuration des eaux sous forme de lacets d'une longueur de 5-20 cm et d'un diamètre de 1-5 mm obtenus par extrusion, que l'on mélange les détritus et les boues extrudées à l'intérieur du réacteur rotatif, tout en les mettant en contact avec l'air, que l'on mesure de façon continue la tempéra ture à l'intérieur du réacteur et que l'on règle le débit d'air aspiré à travers le réacteur dans le sens d'écoulement des détritus en fonction de la température mesurée. Le fait de conditionner les boues de la manière re décrite permet d'incorporer un pourcentage élevé de boues aux détritus ménagers sans qu'il y ait pour autant formation d'amas agglomérés de boue qui échapperaient au compostage complet. Suivant l'invention il est prévu de contrôler la température qui règne à l'intérieur du réacteur au cours du compostage et de contrebalancer d'un côté les déviations de température vers le haut en réduisant le débit de l'air aspiré à travers le réacteur, et d'un autre côté les déviations de température vers les bas en-augmentant ledit débit d'air. En effet la température constitue une indication fiable de l'efficacité des réactions à l'intérieur du réacteur. Ainsi la température optimale pour un compostage tant rapide que complet se situe vers 65 700 C. On veillera à ce que la température ne dépasse pas 700C, pour ne pas dégrader les matières organiques et réduire pratiquement à zéro la valeur du compost en tant qu'engrais et à ce qu'elle ne tombe pas au-dessous de 630C pour ne pas ralentir trop l'action de dégradation des microorganismes. Le réglage des réactions de compostage se fait donc de façon que suivant les déviations de température enregistrées on diminue le débit de l'air aspiré à travers le réacteur pour faire descendre la température de compostage et on augmente ledit débit d'air pour faire croitre la température de compostage. L'installation nécessaire à la mise en oeuvre du procédé comprend essentiellement un réacteur tubulaire rotatif sensiblement horizontal, alimenté au moyen d'un convoyeur s'étendant depuis un chargeur ou un broyeurconcasseur pour les détritus ménagers jusqu'à l'entonnoir d'alimentation du réacteur.Cette installation est caractérisée en ce qu'elle comporte facultativement un extrudeur fixe qui divise de la boue d'épuration en lacets d'un diamètre entre 1-5 mm, et qui est disposé à une distance telle au-dessus du convoyeur transportant les détritus que les lacets de boue peuvent se désintégrer sous leur propre poids en des parties d'une longueur de 5-20 cm et se répartir librement sur la charge de détritus en défilement, ainsi que dans le réacteur rptatif une zone de morcellement des détritus et au moins une installation de mesure de la température dans au moins une zone de réaction et une installation d'aspiration à débit réglable permettant de véhiculer un courant d'air à travers le réacteur dans le sens d'écoulement des détritus. Le broyeur-concasseur qui sert à conditionner les détritus ménagers est un outil du type "broyeurs à marteaux" spécialement approprié pour la présente application, tandis que l'extrudeur peut être un outil conventionnel adapté à la compression-extrusion par action mécanique ou hydraulique. La paroi extérieure du réacteur est utilement munie d'un revêtement d'isolation thermique afin de réduire les déperditions de chaleur vers l'extérieur. Il a en effet été constaté que le contrôle des températures et des réactions de compostage est plus aisé dans un réacteur isolé thermiquement que dans un réacteur métallique dépourvu d'un tel revêtement. CQmme il est essentiel pour le déroulement efficace du compostage d'avoir à l'intérieur du réacteur une température bien déterminée, le réacteur est équipé d'au moins un instrument pour la mesure de la température de l'intérieur de l'enceinte, lequel instrument peut être relié au ventilateur. Ainsi ladeonnaissance de la température est utilisée pour régler, de préférence de façon automatique, le débit de l'air soit frais, soit recyclé qui est véhiculé au moyen du ventilateur à travers le réacteur et le mélange détritus/boues en voie de compostage, étant donné que la quantité d'oxygène de l'air mise à la disposition des matières à composter détermine la cinétique des réactions d'oxydation exothermiques qui se déroulent enpermanence à l'intérieur du réacteur. En conséquence le ventilateur présente une régulation de débit. Suivant une forme particulièrement avantageuse de l'installation on peut prévoir 2 instruments de mesure de la température à l'intérieur du réacteur, un premier capteur étant disposé à l'entrée et le second à la sortie. L'entrée et la sortie du réacteur sont reliées par un conduit qui comprend d'une part le ventilateur et d'autre part une vanne à commande électrique. Cette dernière est reliée et commandée par le premier capteur de température tandis que le second capteur commande la marche du ventilateur. La vanne électrique présente 2 positions possibles: En première position, c'est-à-dire lorsque la température à l'entrée est trop élevée, la vanne bloque la circulation à travers le conduit et n'admet que de l'air frais qui est aspiré à l'intérieur du réacteur par le ventilateur. En deuxième position, c'est à-dire lorsque la température est trop basse, la vanne débloque la circulation à travers le conduit et l'air véhiculé à travers le réacteur est de l'air chaud de recyclage. Le deuxième capteur qui mesure la température à la sortie du réacteur met en marche, ou accélère le ventilateur en cas de température trop basse et l'arrête, ou le freine dans le cas contraire. Le conduit qui relie l'entrée et la sortie du réacteur comprend utilement un séparateur d'eau de condensation. Pour assurer un déroulement favorable des réactions de compostage qui exigent un apport d'air ou d'oxygène suffisant et bien réparti à travers la masse des matières à composter, l'installation suivant l'invention comprend des moyens de morcellement de détritus qui consistent en une multitude de chaînes en acier dont la longueur équivaut sensiblement au rayon du réacteur tournant autour de son axe et qui sont fixées par une extrémité aux parois intérieures de celui-ci, tandis que l'autre extrémité reste libre. Pour assurer un morcellement poussé de la masse de détritus mous, humides et non-homogènes on met donc en oeuvre des moyens à la fois mobiles, flexibles et relativement lourds. En effet les pales comme moyens conventionnels de division, qu'elles soient intégrées à la paroi du réacteur ou à un axe central, ne sont ni flexibles ni à proprement parler mobiles et n'effectuent en fait qu'un labourage grossier de la masse agglomérée de détritus, sans effectuer le morcellement désiré. Par contre une chatne fixée par une extrémité à la paroi du réacteur s'intègre d'abord au cours de la rotation du réacteur autour de son axe de façon désordonnée au détritus et se fraie ensuite, lorsque son point de fixation remonte continuellement, un chemin à travers les détritus dont elle est arrachée, tout en changeant continuellement de direction, de sorte que la masse de détritus est morcelée surtout à La surface. Il est avantageux de limiter la longueur des chaines de manière qu'elle n'excède pas le rayon du réacteur tubulaire pour éviter que les chaines ne s'entremêlent et n'écrasent les détritus sous leurs poids au lieu de les râteler. Une première forme d'exécution prévoit de répartir les channes en groupes de 4 unités qui sont fixées de manière équidistante l'une de l'autre sur la circonférence intérieure du réacteur et de disposer les groupes à une distance de 1-2 m les uns des autres dans le sens de la longueur du réacteur. Une autre forme d'exécution est caractérisée en ce que chaque groupe de 4 chatnes présente vis-à-vis du groupe voisin un décalage de 10-200 dans un même sens de la circonférence du réacteur. D'autres avantages et caractéristiques de l'installation suivant l'invention ressortiront de la description des dessins où la fig.1 représente de façon schématique et non-limitative une coupe à travers les éléments essentiels de l'installation; la fig. 2 montre plus en détail l'appareillage assurant la conduite de l'air à travers le réacteur suivant les résultats de mesure des températures; la fig. 3 montre une coupe à travers un réacteur chargé de détritus et équipé de 4 channes qui sont fixées de manière équidistante sur la circonférence et la fig. 4 représente une coupe identique après rotation du réacteur de 30-40 autour de son axe. Sur la fig. 1 on voit le broyeur-concasseur (10) et l'extrudeur à passoire (20) qui déversent les détritus concassés (11), respectivement les boues comprimées (21) sur le convoyeur à bande (30). Ce dernier aboutit au-dessus de l'entonnoir (41) qui mène à l'intérieur du réacteur (40) à son extrémité de chargement. A son extrémité opposée le réacteur (40) présente un orifice (42) de décharge par où tombent les débris du compost fabriqué. Le réacteur (40) est essentiellement horizontal, il peut présenter une légère inclinaison du côté de la décharge. il s'appuie par les rails de guidage (43) sur les supports (44). Une roue dentée (51) reliée à un moteur (50) assure la rotation du réacteur (40) par l'intermédiaire de la couronne dentée (45) qui entoure le corps du réacteur. La pompe d'aspiration (60) à débit réglable est installée à l'extrémité de décharge du réacteur (L'O). Son débit est réglé en fonction de la température qui règne à l'intérieur du réacteur (40) et qui est mesurée en permanence ou par intermittence par l'appareil de mesure (61). La fig. 2 représente une coupe à travers une forme d'exécution préférée de l'installation. On distingue les 2 instruments de mesure de température (T1 et T2) qui sont disposés respectivement près de ltentrée et de la sortie du réacteur, lesquelles sont reliées par le conduit d'air (62). Ce dernier comporte utilement un séparateur d'eau de condensation (63). Le ventilateur (60) est relié à l'instrument (T2) qui le commande, tandis que l'instrument (T1) commande la vanne (70). Cette dernière peut suivant la température enregistrée par l'instrument de mesure (T1) soit admettre l'air frais par (71) et diriger l'air de circulation véhiculé à travers le conduit (62) vers l'extérieur en passant par un filtre (64) non-représenté, soit bloquer l'arrivée d'air frais (71) et recycler l'air véhiculé par le conduit (62) grâce à l'action du ventilateur (60). Ce dispositif simple et bon marché assure un fonctionnement parfaitement automatique des réactions de compostage, une fois les températures critiques ajus- tées sur les instruments de mesure (T1 et T2) qui commandent le ventilateur (60), respectivement la vanne (70). Les fig. 3 et 4 montrent les moyens de brassage prévus suivant l'invention dans le réacteur (R), c'est-à-dire les channes (1, 2, 3 et 4). En comparant les positions individuelles des channes dans les phases successives de rotation représentées en fig. 3 et en fig. 4, on constate que les chaines en position haute,sur la figure les chaînes (I- et 2), se fraient un chemin à travers la couche supérieure des détritus qu'elles morcellent de ce fait, tandis que les autres channes (3 et 4) exécutent un malaxage des détritus dans leur masse tout en raclant les parois du réacteur. Etant donné que les channes frayantes et les chaines raclantes changent de rôle à chaque tour, donc une fois par minute, il s'ensuit un traitement de malaxage et de morcellement prononcé qui facilite l'exposition à l'air des détritus et rend possible des taux de charge intéressants au point de vue productivité. il est bien entendu que l'installation comprend également les ustensiles conventionnels, tels que des séparateurs magnétiques qui peuvent être installés à l'entrée et/ou à la sortie du réacteur. il est également prévu de séparer le compost produit d'impuretés telles que papier, bouts de textiles ou de matières plastiques, soit par criblage, soit simplement par l'action d'un ventilateur, qui se trouve à proximité de l'orifice de décharge du réacteur et qui provoque une séparation des produits déchargés suivant leur densité. REVENDICATIONS 1. Procédé de compostage par voie aérobie dans un réacteur rotatif sensiblement horizontal de matières organiques composées de préférence de détritus ménagers broyés-concassés et de boue d'épuration, caractérisé en ce que l'on dépose avant l'entrée dans le réacteur sur la charge de détritus en défilement entre 5 et 30% en poids de boues d'épuration des eaux sous forme de lacets d'une longueur de 5-20 cm et d'un diamètre de 1-5 mm obtenus par extrusion, que l'on mélange les détritus et les boues extrudées à l'intérieur du réacteur rotatif, tout en les mettant en contact avec l'air que l'on mesure de façon continue la température et que l'on règle le débit d'air aspiré à travers le réacteur dans le sens d'écoulement des détritus en fonction de la température mesurée à l'intérieur du réacteur. 2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'on contrôle la température à l'intérieur du réacteur en réduisant le débit d'air lorsque la température dépasse une valeur supérieure préétablie et en augmentant le débit d'air lorsque la température tombe au-dessous d'une valeur inférieure préétablie. 3. Procédé suivant les revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'on admet dans le réacteur de l'air frais ou de l'air de recyclage suivant la température mesurée à l'entrée du réacteur. 4. Procédé suivant les revendications 1, 2 ou 3,caractérisé en ce que l'on commande le débit d'air véhiculé à travers le réacteur suivant la température mesurée à la sortie du réacteur. 5. Installation pour la mise en oeuvre du procédé suivant les revendications 1 à 4, constituée essentiellement d'un réacteur tubulaire rotatif sensiblement horizontal qui est alimenté au moyen d'un convoyeur s'étendant depuis un chargeur ou un broyeur-concasseur pour détritus ménagers jusqu'à l'entonnoir d'alimentation du réacteur, caractérisée en ce qu'elle comporte facultativement un extrudeur fixe qui divise de la boue d'épuration en lacets d'un diamètre entre 1-5 mm, et qui est disposé à une distance telle au-dessus du convoyeur transportant les détritus que les lacets de boue peuvent se désintégrer sous leur propre poids en des parties d'une longueur de 5-20 cm et se répartir librement sur la charge de détritus en défilement, ainsi que dans le réacteur rotatif des moyens de morcellement et de brassage de la charge et des moyens de réglage de la température régnant à l'intérieur du réacteur. 6. Installation suivant la revendication 5, caractérisée ence que la paroi extérieure du réacteur porte un revêtement d'isolation thermique. 7. Installation suivant la revendication 5 ou 6, caractérisée en ce que le réacteur comprend au moins un instrument pour la mesure de la température, ainsi qu'une installation d'aspiration d'air à débit réglable véhiculant un courant d'air à travers le réacteur dans le sens d'écoulement des détritus. 8. Installation suivant l'une des revendicaiials 5 à 7, caractérisée en ce qu'elle comprend un équipement pour la régulation automatique du débit d'air en fonction de la température mesurée à la sortie du réacteur. 9. Installation suivant lune des revendications 5 à 8, caractérisée en ce qu'elle comprend un équipement pour la régulation de l'admission d'air frais ou d'air de recyclage dans le réacteur en fonction de la température mesurée à l'entrée du réacteur. 10. Installation suivant l'une des revendications 5 à 9, caractérisée en ce que le réacteur comporte une multitude de chaînes en acier dont la longueur équivaut sensiblement à son rayon et qui sont fixées par une extrémité à ses parois intérieures tandis que l'autre extrémité reste libre. 11. Installation suivant ltune des revendicafions 5 à 10, caractérisée en ce que les chaînes sont réparties en groupes de quatre chaînes équidistantes l'une de l'autre suivant le pourtour du réacteur, la distance d'un groupe à l'autre suivant le sens de la longueur étant de l'ordre de 1-2 m. 12. Installation suivant l'une des revendications 5 à 11, caractérisée en ce que chaque groupe de quatre chaines présente vis-à-vis du groupe voisin un décalage de 10-200 dans un même sens du pourtour du réacteur.