Brevet FR2519972A1 — publié le 19830722

La présente invention a pour objet un procédé de fabrication de compost stabilité par fermentation aérobie de composés animaux et/ou végétaux d'origine diverses. La présente invention a également pour objet l'installation mise en oeuvre. Les composés organiques animaux et/ou végétaux mis en oeuvre par le procédé selon l'invention sont des déchets de toute nature et origine préalablement triés pour en retirer les maté- riaux non susceptibles de compostage tels que les métaux ou les matières plastiques. Ces déchets peuvent être ou comporter des déchets d'abattoirs, du sang, des matières de dégrillage, des matières de flottaison, des matières stercoraires, des ordures ménagères, des sciures, des rafles de mais ou des végétaux et plus généralement tous déchets susceptibles de fermentation. La fermentation aérobie d'un composé tel que défini vise à une transformation de celui-ci en un produit stable, homogène et pasteurisé obtenu par activité microbiologique entraînant une consommation d'oxygène par les micro-organismes, une production de gaz carbonique et une production calorifique. La consommation d'oxygène et de gaz carbonique est dénommé activité respiratoire. Ces trois paramètres sont intimement liés. Des conditions défavorables peuvent gêner le développement de l'activité respiratoire des micro-organismes aérobie, ce qui peut se traduire rr une baisse de la température du mélange, limitant l'effet de pasteurisation ou encore par un développe- ment des micro-organismes anaérobie susceptibles d'engendrer une production de gaz malodorants. Il est donc nécessaire pour maîtriser le compostage, de réguler, en relation les uns avec les autres,les trois paramètres ci- dessus énoncés. On a proposé de réguler l'activité respiratoire en insufflant de l'air en fonction de la teneur en C 02 des gaz rejettés ou en fonction de la température, les résultats obtenus sont impar- faits car la mesure est effectuée sur une masse trop importante pour être représentatrice des conditions homogènes de fermenta- tion. On a proposé également pour favoriser l'activité respiratoire de procéder à un brassage continu de la masse du produit traité. -Ce procédé est coûteux en énergie, il est en outre imparfait dans la mesure o un brassage continu peut être nuisible à l'installation des colonies micro Liennes. On a également proposé de procéder à un brassage intermittent conjointement à une insufflation d'air lorsque était observé un ralentissement du procéssus de fermentation. Ce procédé est imparfait car il entraîne des irrégularités dans le déroulement du processus de fermentation générateur de perte de temps. La présente invention a pour objet un procédé qui vise à une régulation corrélative des paramètres énoncés plus haut. Par ailleurs, la durée des opérations de compostage par fermen- tation aérobie est généralement longue pour parvenir à un pro- duit utilisable sans risques, notamment dans l'agriculture. Cela conduit souvent à écarter la solution du compostage pour a G la valorisation des déchets. En effet, compte tenu de la durée de l'opération et des quantités qu'il est necessaire de traiter pour que l'opération présente de l'intérét au point de vue économique on est conduit à défaut de prévoir des stations de compostage à grande capacité, cou- S teuses en espace et en matériel, A procéder à un stockage des produits préalablement au traitement. Ce stockage outre les contraintes de surface est générateur de nuisances, notamment olfactives. La présente invention vise à obvier à l'inconvénient, ci-dessus D en introduisant la possibilité d'un traitement en continu des déchets à mesure de leur production et en permettant de traiter éWentuellement en des lieux différents les phases de stabilisa- tion et de fermentation. A ept effet, le procédé selon l'invention de fabrication de compost stabilisé par fermentation aérobie de composés organiques 251997, I animaux et/ou végétaux d'origines diverses dans une enceinte ou fermenteur doté de moyens d'alimentation en air et des moyens internes de brassage des composés soumis à la fermentation,les dits moyens de brassage pouvant être actionnés de manière inter- mittenteconsiste à introduire un composé présentant un degré hygrométrique déterminé, à effectuer l'apport d'air de manière continue et régulée quantitativement en coordination avec la fréquence et la durée des séquences de brassage, oxygénation et brassage étant conditionnés par le maintien à son niveau optimum de l'activité respiratoire et de la température en fonc- tion des besoins des micro-organismes, en sorte que le processus defermentation s'effectue sans discontinuité et qutil ne soit pas utilisé notamment pour le brassage plus d'énergie qu'il ntesl necessaire. Suivant une autre disposition du procédé objet de l'invention, l'opération de compostage des composés organiques est effectuée suivant un cycle court de stérilisation par la chaleur jusqu'à homogénéisation et obtention d'un rapport carbone sur azote compris entre 20 et 25 et d'un PH de l'ordre de 7 à 9, et le produit obtenu non polluant est stocké pour maturation complémen. taire jusqu'à obtention d'un produit à rapport C/N et à PH moins élevé et susceptible d'être utilisé sans risques en agriculture. Suivant une autre disposition de l'invention, l'installation de mise en oeuvre du procédé comporte une enceinte ou fermenteur constitué d'une pluralité de modules identiques et interchangea- bles dotés respectivement de moyens propres de brassage du mélani et de circulation du dit mélange et de moyens de mise en commu- nication les uns avec les autres, les dits modules étant disso- cialbes les uns des autres et gerbables en sorte que l'enceinte ou fermenteur puisse être adapté en capacité en fonction des besoins. D'autres avantages et caractéristiques apparaîtront à la lecture de la description ci-après de l'invention suivant une forme pré- férée de réalisation donnée à titre d'exemple non limitatif et illustrée par les dessins joints, dans lesquels: La figure 1 est une vue en plan d'une installation de composta 1 selon linvention. La figure 2 est une vue en élévation d'un fermenteur modulaire selon ltinvention. La figure 3 est une vue latérale de la fig 2. La figure 4 est un graphique représentant l'évolution des para- mètres observés en cours dtun cycle de compostage selon l'invention La figure 5 est un graphique représentant l'action du brassage sur l'évolution des principaux paramètres du compostage. La figure 6 est un graphique représentant les variations de la quantité dt O 2 résiduel en fonction de la fréquence du brassage des produits. Telle que représenté en fig l, l'installation de compostage selon l'invention comprend une trémie réceptrice 1 avec dis- positif mélangeur non représenté du type connu des produits qui y sont déversés. En amont de la trémie 1 sont disposées en communication avec celle-ci par des moyens connus du type tapis transporteur ou autres, des trémies spécifiques propres à la réception de certains types de produits et dotées si besoin de matériels de traitement des dits produits. En fig 1 est représentée une trémie 2 pour matières stercoraires et de dégrillage reliée à la trémie centralisatrice 1 par une vie transporteuse 3 rotative dans une auge perforée pour obtenir un égouttage des produits. Une trémie 4 est également représentée pouvant recevoir d'autres produits tels que des-apports carbones du type rafles de mals concassés, la dite trémie étant en relation avec la trémie 1 par un transporteur 5. Il va de soi que d'autres trémie spécifiques peuvent étre prévues et que dtautre part, certains type de matières organiques peuvent être apportées directement à la trémie centralisatrice. En aval de la trémie centralisatrice 1 est disposée une batterie de un o plusieurs fermenteurs 6 ou réacteurs alimentés à partir de la trémie 1 par un tapis 7 ou tout autre dispositif. En bout de la batterie de fermenteurs 6 dans laquelle s'effectue l'opération de compostage est ménagée une aire 8 de stockage et de maturation du produit stabilisé obtenu. En fig 2 est représenté un fermenteur 6. Chaque fermenteur 6 est doté de moyens d'alimentation en mélange à traiter constitué par exemple comme représenté par une vis sa-ns fin 9. A la base de chaque fermenteur, s>il en est disposé plusieurs destinée à traiter successivement une même charge de mélange sont disposés des moyens de déversement du type goulotte 10 et de reprise du mélange du type vis sans fin pour alimenter le fermenteur voisin. Les vis sans fin 9 sont dotées de moyens dfasservissement du type m Qtoréducteur électrique commandés pour fonctionner de manièie continue ou discontinue. Chacun des fermenteurs 6 est doté de moyens d'alimentation en air, de moyens de mesure des paramètres de la fermentation aé- robie tels que moyens de mesure de type connu de la température, moyen de mesure de l'activité respiratoire, c'est-à-dire de la production de C 02 et de l'oxygène residuel. Chacun des fermenteurs 6 est doté de dispositifs de fermetures étanches non représentées à l'entrée 6 A et à la sortie 6 B. Chacun des fermenteurs 6 est constitué par un çu plusieurs élé- ments modulaires identiques 10. Comme représenté en fig 2, le fermenteur 6 est constitué par trois éléments modulaires superposés. Chacun des éléments modulaires 10 est constitué par une cuve cylindrique horizontale dotée d'une ouverture supérieure 11 de chargement et d'une ouverture inférieure 12 de vidange. Les ouvertures Il et 12 sont ménagées respectivement à chacune des extrémités de l'axe longitudinal du module cylindrique. La circulation du mélange s'effectue à l'intérieur du fermenteur 6 d'un module 10 à l'autre par leurs ouvertures Il et 12 sous l'action des moyens de brassage du mélange ce qui crée une cir- culation du mélange de l'entrée 6 A vers la sortie 6 B. Chacun des modules est doté de moyens de brassage du mélange. Comme représenté en fig 2, les moyens de brassage sont constitués par un arbre horizontal 13 coïncidant avec l'axe de la cuve et tourillonnant dans des paliers des flancs de la cuve. Un groupe moteur 14 extérieur et monté sur l'un des flancs de la cuve est calé sur le dit arbre 13. De préférence, le groupe moteur est un motoréducteur électrique relié à un dispositif de commande de type connu. Sur l'arbre 13 sont montés fixéesl des pales 15 avec masselotte d 'extrémité _ De préférence, les pales 15 sont disposées suivant une configura- O ' tion hélicoldale en sorte de constituer une vis qui contribuera simultanément au brassage du mélange renfermé dans la cuve et à son déplacement depuis l'extrémité de la cuve sous l'ouverture dtalimentation%,jusqutâ l'autre extrémité de la cuve o se trou- ve l'ouverture de vidange. Les orifices 11 et 12 des cuves sont en relation par un conduit 17. A chacune des extrémités de l'arbre 13 est monté latéralement au flanc interne de la cuve une pale racleuse 16. De préférence, chacune des pales 16 est diamétralement opposée à l'autre. Chacune des cuves cylindriques constituant l'élément modulaire est fixé sur un b Ati 18 en forme de parallélépipède rectangle qui permet le gerbage des modules les uns sur les autres. De ce fait, il est possible de réaliser en fonction des besoins un fermenteur constitué par un ou plusieurs modules. Suivant une forme caractéristique de réalisation de l'invention telle que représentée en fig 2, les orifices d'alimentation supérieurs et d'évacuation inférieurs de chacun des modules sont respectivement ménagés à chacune des extrémités du dit module en sorte que lors de leur superposition à l'orifice d'évacuation du module supérieur corresponde l'orifice d'alimentation du module inférieur. La conception modulaire et le conduit 17 ménagé entre les ouver- tures 12 et 11 de chaque module permet de loger dans le dit conduit 17,,en tout point du circuit, entre deux modules un dis- positif déchiqueteur en fonction des besoins. l Comme représenté en fig 2, l'ensemble fermenteur 6 est doté d'une isolation extérieure 19 afin d'éviter les déperditions de chaleur. Chacune des cuves est dotée de buses non représentées dtalimen- tation en air à partir d'un groupe ventilateur ou compresseur doté de moyens connus de régulation de son débit. Afin d'optimiser le procédé, il est également prévu des moyens d'apports calorifiques par exemple constituées par des gaines avec ou sans accélérateurs de circulation qui transfèrent la chaleur depuis par exemple le fermenteur médian ou le module inférieur, c'est-à-dire, celui ou ceux o la réaction est à son niveau optimum et o donc le dégagement calorifique est impor- tant vers ceux o la réaction n'est pas encore commencée, o- est à ses débuts, c'est-à-dire le premier fermenteur ou les modules supérieurs. Le procédé suivant l'invention est le suivant: les différents composés du produit sont amenés dans la trémie centralisatrice 1 éventuellement après avoir subi une préparation telle que par exemple un broyage. Dans cette trémie le produit subit un mélange destiné à l'homo- généiser. Il est éventuellement chargé en eau afin de parvenir au degré hygrométrique désiré qui est de l'ordre de 60 % à 70 % du poids total du mélange. Le mélange est effectué à partir des différents composants en sorte que le rapport carbone sur azote soit compris entre 20 et 40. Le PH est contrôlé et éventuellement réglé à 7, ou entre 7 et 9 Le produit est introduit dans le fermenteur 6 o la réaction débute et il passa successivement dans chacun des modules tandis que au fur et à mesure l'alimentation en produit non traité se poursuit dans la batterie de fermentation. En fig 4 est matérialisé l'évolution des différents paramètres d'une opération de compostage rapide selon l'invention. La production de C 02 est représentée en traits courts, la consq mation d'02 est représentée en traits longs et la courbe de température par un trait plein. 1 La réaction met à se déclencher une période de plusieurs heures, mais qui peut être raccoucie par préchauffage à partir des apports calorifiques tels que décrits, et se traduit par une ascension rapide de la production de C 02 jusqu'à un maximum au terme dtune période d'environ 48 h puis elle décroit progressivement. Il en est de même pour la consommation dtoxygène. La courbe de température subit une évolution qui situe son niveau maximum aux environ de 702. Au terme d'une période dvenviron 72 heures, on constate une retombée qui annonce la fin de la réaction. Pendant toute la durée de la réaction, il est necessaire que soit assurée une bonne corrélation entre les différents paramè- tres. Cette corrélation est obtenue par une alimentation en air perma- nente au niveau de chaque module 6 et en régulant cette alimen- tation en fonction des besoins en oxygène des micro-organismes c'est-àdire en fonction d'un déroulement optimisé de l'activité respiratoire. L'alimentation en air s'effectue par tous moyens connus. Sa régulation s'effectue en fonction de la teneur en oxygène ou en C À 02 du gaz de sortie. De préférence, la mesure est effectuée par tous moyens connus sur la teneur en oxygène résiduel du gaz de sortie et la régu- lation vise à maintenir à tout moment un résidu d'oxygène de 2 à 5 % du volume. La quantité d'air insufflée pour tenir compte des besoins compte tenu du volume interne de chaque module qui est dans l'exemple choisi de 8 m 3 est de l'ordre de 3 m 3 d'air par heure, et par mètre cube de produit traité. La temp 6 rature est également régulée en sorte d'être maintenue au cours du cycle dans un intervalle de 5 C en plus ou en moins de la température interne moyenne de chaque module. La durée, la fréquence et l'intensité de l'opération de brassage sont réglées pour maintenir l'activité respiratoire à son activité maximum. Le brassage a essentiellement pour but d'homogénétser le produit en évitant la formation de sphères d'influence microbiennes spé- I cifiques. Comme représenté en fig 5, le brassage intervient sur les trois paramètres de la réaction. Le point A des courbes de production de C 02 et de consommation d'oxygène figure une interruption temporaire du brassage énon- cé plus avant comme devant débuter en cas de baisse de l'acti- vité respiratoire et/ou de la température. Il est alors constaté une diminution rapide de la consommation d'02 et de la production de C 02 qui chute de plus de 60 % en quelques heures. A l'inverse, une reprise du brassage entraîne un accroissement rapide de ces deux données. Il en est de même comme représenté en At et Bt de la courbe de température. Un arrêt du brassage ou la suppression de celui-ci entraîne une chute de température, jusqu'à reprise de celui-ci. La fig 6 représente deux cas de variation de la quantité d'oxygène résiduel dans le gaz de sortie en relation avec l'or- ganisation du brassage du produit et donc illustre la consom- mation d'oxygène et l'activité respiratoire. En traits discontinu est représenté en pourcentage la proportion d'02 résiduel dans le cas d'un préréglage de la fréquence de brassage suivant une séquence toute les trois heures. On constate que si le pourcentage d'oxygène résiduel à tendance à croître au fur et à mesure du développement du processus cha- cune des Séquences de brassage représentée par une flèche a pour effet de réduire cette proportion ou de la stabiliser. En fait, suivant le graphique tel qu'énoncé, il peut être organisé une auto-régulation de l'activité biologique par un déclenchement automatique du malaxeur par tous moyens connus dès que le niveau résiduel de l'oxygène s'élève. Sur la même figure est représenté en traits courts l'évolution du pourcentage d'oxygène résiduel dans le cas d'un préréglage de la fréquence de brassage à une séquence toutes les heures, durée au delà de laquelle la consommation de 02 se stabilise et tend à diminuer. On constate que grace au brassage ainsi régulé auquel s'ajoute l'apport régulier d'air la consommation de 02 est régulière et sans évolution brutale à la hausse ou à la baisse. De ce fait on obtien une optimisation du processus de fermenta- tion qui peut s'effectuer dans de bonnes conditions et dans un délai relativement bref, par exemple de l'ordre de deux à trois jours. Le brassage discontinu conjointement avec l'apport permanent et régulé d'air présente en outre l'avantage de n'utiliser que l'énergie nécessaire. Il va de soi que le procédé selon l'invention peut recevoir des aménagements et des variantes et que notamment les durées et quantités données sont variables en fonction de la nature et structure des matériaux à composter. Le produit obtenu est parfaitement stable et peut après phase de maturation sur l'aire de stockage 8 ou en tout autre lieu être utilisé sans risque. La présente invention peut recevoir des aménagements et des variantes dans le domaine des équivalents techniques sans pour ) autant sortir du cadre du présent brevet. REVENDICATIONS 1 RI/ Procédé de fabrication de compost stabilisé par fermentation aérobie de composés animaux et/ou végétaux d'origines diver- ses dans une enceinte ou fermenteur ( 6) doté de moyens d'ali mentation en air et de moyens internes de brassage ( 13),( 15) des composés soumis à la fermentation, les-dits moyens de brassage pouvant être actionnés de manière intermittente, le dit procédé étant caractérisé en ce qu'il consiste à introduire dans le fermenteur un mélange présentant un degré hygrométrique déterminé, à effectuer l'apport d'air de manière continue et régulée quantitativement en coordi- nation avec la fréquence et la durée des séquences de bras- sage, oxygénation et brassage étant conditionné par le maintien à son niveau optimum de l'activité respiratoire et de la température en sorte que le processus de fermenta- tion s'effectue sans discontinuité et irrégularité et qu'il ne soit pas utilisé notamment pour le brassage plus d'éner- gie qu'il n'est necessaire. R 2/ Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'op d'être utilisé sans risque. R 3/ Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que le mélange subit au cours du compostage dans le fermenteur ( 6) une circulation en fonction des séquences de brassage. R 4/ Installation de compostage mettant en oeuvre le procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que le fermenteu ( 6) est constitué à partir d'éléments modulaires ( 10) iden- tiques, interchangeables et superposables dotés de moyens de brassage ( 13),( 15) et de moyens de mise en communication ( 11) et ( 12) les uns avec les autres. 1 R 5/ Installation de compostage selon la revendication 3 caracté- risée en ce que chacun des éléments modulaires ( 10) ou cuve horizontale est dotée sur un axe transversal horizontal ( 13) de pales ( 15) disposées suivant une configuration hélicoïdale en sorte qu'elles constituent moyens de brassage et dtéva- cuation du produit. R 6/ Installation de compostage se Lon la revendication 4 carac- térisée en ce que l'ouverture ( 11) d'alimentation et ( 12) d'évacuation soit respectivement disposées à chacune des extrémités de la cuve suivant l'axe longitudinal. R 7/ Installation de compostage selon la revendication 4 carac- térisé en ce que les cuves ( 10) sont disposées à l'intérieur d'un bâti permettant leur gerbage. RS/ Installation de compostage selon la revendication 3 caracté- risée en ce que entre les ouvertures ( 12) de vidange et ( 11) d'alimentation de l'un quelconque des éléments modu- laires peut ètre intercalé un dispositif broyeur et ou déchiqueteur.