Brevet FR2522642A1 — publié le 19830909

Procédé d'élimination par compostage d'eaux résiduaires chargées en azote notamme-nt- des eaux de lavage des laines et installation nour sa mi-se en oeuvre La présente invention concerne plus particulièrement l'élimination des boues résiduaires du lavage de la laine et s'applique également à l'élimination des eaux résiduaires chargées en matières azotées. Pour obtenir un bon compost, il est connu que l'on doit faire fermenter une matière végétale dite mure contenant de la cellulose et de la lignine comme des pailles, des déchets de bois, des feuilles, etc, en présence d'une source d'azote nécessaire pour le développement des bactéries. Dans le compostage des fumiers, cette source d'azote est constituée par les déjections animales. En ce qui concerne les eaux résiduaires Industrielles contenant des graisses et des matières azotées, notamment les eaux de lavage des laines, elles sont, selon la technique connue, purifiées par centrifugation des graises, par flo- culation ou par fermentation sur boues activées, Les installations d'épuration sont importantes, consomment de l'éner- gie et ne donnent pas un sous-produit rentable. Les boues des bacs de lavage des laines contiennent essentiellement des matières azotées sous forme d'urée, des sels de potassium, des esters d'acides gras, du phosphore, du bicarbonate, de soude et des savons biodégradables avec en outre des matières minérales inertes. Au cours du compostage, on sait que la cellulose qui est un hydrate de carbone est consommée par les micro-organismes ensemble avec l'azote tandis que la lignine qui est un polyphénol est plus difficilement attaquée et ne sera dissociée qu'ultérieurement. L'opération de compostage comporte une phase de fermentation chaude qui provoque un dégagement de chaleur important, la masse protégée par une couche de matière organique isolante atteignant très rapidement des températures de 70 à 750C pour retomber ensuite progressivement et après une vingtaine de jours aux environs de 50tC ce qui correspond à la fin du compostage.. L'idée de base de l'invention a été que les boues des bacs de lavage de la laine pouvaient constituer la source d'azote nécessaire pour le compostage des matières cellulo-ligneuses comme les pailles, les autres constituants desdites boues comme le phosphore, le potassium et divers autres oligoéléments favorisant l'activité des micro-organismes ou comme les esters d'acides gras, les savons biodégradables, etc complémentant la cellulose comme source de carbone et d'hydrogène. De plus lesdites boues présentent une teneur importante en eau qui peut atteindre 80% en poids et on a de ce fait imaginé de les utiliser directement pour l'humidification de la paille, ce qui évite l'utilisation d'eau de l'ordre de 2 à 3 m3 par tonne de paille nécessaire pour le murissement de la paille dans le compostage direct des pailles. En conséquence l'invention a pour objet un procédé d'élimination des eaux résiduaires chargées en azote notamment des eaux ou boues de lavage des laines dans lequel on fragmente une matière cellulo-ligneuse, on mélange cette matière cellulo-ligneuse avec des eaux résiduaires chargées en azote notamment des boues de lavage des laines et laisse la masse en imprégnation pendant 6 à 8 jours en la comprimant périodiquement puis on soumet, de façon connue, la masse imprégnée à une fermentation en tas pendant environ 20 jours. La phase résiduaire aqueuse éliminée des bacs de lavage contient environ 80% d'eau et 20% de boues contenant 25 à 30% de matières sèches, de 5,5 à 6% d'azote et environ 0,58 de phosphore. Il faut utiliser en moyenne 10 m3 de la phase résiduaire aqueuse pour trois tonnes et demie de paille Selon une autre caractéristique, on récupère, après la montée en température de la fermentation, le dégagement thermique à l'intérieur du tas de compostage par circulation d'un fluide dans des canalisations noyées dans le tas. Conformément à cette caractéristique on peut récupérer des calories pour le chauffage de l'eau de lavage ou de l'air de séchage Selon une autre caractéristique la fermentation est effectuée sous abri en cuve avec ensemencement par une couche inférieure et une couche supérieure de vieux compost. L'installation pour la mise en oeuvre du procédé comporte essentiellement des bacs d'imprégnation avec des moyens assurant le mélange de la matière cellulo-ligneuse, en général de la paille, avec les boues aqueuses de lavage et des moyens de compression de la masse en cours d'imprégnation ou imprégnée et des cuves de fermentation sous abri pour le compostage. Selon une autre caractéristique les bacs d'imprégnation comportent un bac parallélipipédique, un transporteur situé audessus de ce bac et susceptible d'amener la paille hachée dans le bac par transport sur son brin supérieur ou de l'extraire du bac par entrainement par son brin inférieur et un fond perforé mobile verticalement pour comprimer la masse imprégnée contre le brin inférieur du transporteur. Selon un mode de réalisation préférentiel, les cuves de germentation allongées comportent un fond et deux parois latérales avec, au-dessus du fond, au moins un transporteur longitudinal. De préférence, la cuve comporte deux transporteurs longitudinaux parallèles avec une séparation intermédiaire constituée par le faisceau des tubes pour la circulation du fluide d'échange thermique. L'invention sera décrite plus en détail ci-après sous forme d'un exemple de réalisation avec référence aux dessins ci annexés dans lesquels La figure 1 est une vue en plan schématique de ltensemble de l'installation, seuls les éléments essentiels étant représentés; la figure 2 est une vue en coupe verticale schématique d'un bac d'imprégnation et la figure 3 est une vue en pers pective schématique d'une cuve de fermentation. Dans les dessins 1 désigne le dispositif d'amenée de la laine à laver, 2 les bacs de lavage, 3 les essoreuses assurant le transfert de bac à bac, 4 le séchoir de la laine lavée, 5 désigne les canalisations d'évacuation des boues et 6 les vannes automatiques de vidange des boues La référence 7 désigne les bacs d'imprégnation qui seront décrits plus en détail ci-après sous forme d'un mode de réalisation, 8 désigne les canalisations de répartition des boues dans les divers bacs 7 et 9 les vannes de contrôle de l'alimentation des bacs. 10 est une mâcheuse pour la paille qui est distribuée aux différents bacs par un transporteur pneumatique ou des transporteurs 11. 12 désigne un tapis transporteur de reprise de la paille humidifiée et murie dite "ensilée" pour l'amener aux cuves de compostage 13. Ces cuves dont un exemple de réalisation sera décrit avec références à la figure 3 sont sous abri (non représenté) pour éviter les effets de la pluie et du soleil, ce qui dispense de la couche protectrice usuelle des tas de compostage. Un moyen de manutention (non représenté) circulant au-dessus des cuves 13 permet de répartir la masse à composter et d'aérer éventuellement les tas pour ralentir la fermentation. 14 est un tapis d'évacuation du compost et 15 un poste de séchage, de granulation et de conditionnement du compost. Dans le mode de réalisation représenté à la figure 2,le bac 7 comporte à sa partie supérieure un transporteur 16 disposé selon sa longueur entre des cylindres d'entraineo ment et de renvoi 17, le brin inférieur étant soutenu par une table 18q Le transporteur 16 circule selon la flèche F et reçoit la paille hâchée du transporteur Il. A l'extréw mité aval du transporteur 16 la paroi du bac 7 forme une goulotte 19 pour que la paille soit introduite à force par le transporteur 16, A l'autre extrémité du bac 7 un volet basculant 20 empêche la sortie de la paille sous la force d'entrainement du transporteur sauf lorsqu'il est rabattu. 21 est un fond perforé qui peut être descendu au fond du bac 7 ou remonté jusqu'au contact du brin inférieur du transporteur sous l'action de moyens de levage schématisés par des vérins 22q Les cuves de compostage sont par exemple telles que repré senté à titre d'exemple dans la figure 3 Chaque cuve comporte deux parois longitudinales 23 espacées d'environ 1,50m ayant une hauteur utile au-dessus du fond d'environ lm et une longueur de 15m. Au fond de la cuve sont montés deux tapis transporteurs parallèles 24 et un fond 25. Dans l'axe de la cuve est monté un faisceau de tubes parallèles 26 formant un serpentin. 27 est une poutre de soutien pour les tubes. On décrira ci-après le fonctionnement de l'installation. La paille hâchée en 10 est amenée par les transporteurs il et 16 dans un bac 7 vide dont le fond perforé 21 est descendu au maximum. La paille est comprimée légèrement par la force de bourrage de la goulotte 19. Lorsque le bac 7 est plein de paille, le tapis 16 est arrêté et on ouvre la vanne 9 correspondante, les boues aqueuses évacuées automatiquement des bacs de lavage 2 par les vannes 6 venant remplir le bac 7. L'opération est répétée ensuite dans les bacs successifs. Après une durée de 24 à 48 heures, on relève la tôle perforée 21 avec les moyens de levage 22 pour comprimer la masse de paille et on introduit à nouveau des boues aqueuses pour parfaire 1 1imprégnation de la paille.L'opération de compression est épatée pendant 6 à 8 jours, la pail 3 le ayant alors mûri et ayant absorbé environ 3 m de boues aqueuses par tonne de paille sèche. On comprime alors à nouveau légèrement la paille pour en extraire l'excès d'eau, on rabat le volet 20 et met en route le transporteur 16 en même temps que l'on continue à relever le fond perfore 21, la masse de paille mûrie dite ensilée qui contient les constituants des boues de lavage est évacuée au-dessus du volet 20 et transportée par le transporteur 12 à l'aire de compostage. Dans une cuve au fond de laquelle on a placé au préalable une couche c de compost provenant par exemple d'une cuve en cours de déchargement, on charge la paille "ensilée" en une couche p et on la recouvre par une couche ct de compost. La fermen tation commence dans les heures qui suivent et la température interne de la masse s'élève progressivement pour atteindre 749C après trois jours.On peut alors commencer à récupérer la chaleur dégagée par la fermentation en faisant circuler de l'eau dans les tubes 25, cette eau chaude pouvant être utilisée pour alimenter les bacs de lavage ou les installatìons de séchage. La température interne du tas redescend progressivement pour s'établir à environ 65QC après deux semaines et elle est encore de 480C après trois semaines,l'opération de compostage étant alors terminée. La cuve est alors vidée avec les tapis roulant 24, le compost est évacué par les transporteurs 14 et il est séché, granulé et mis en sac au poste 15. On a ainsi conformément à l'invention éliminé les boues de lavage en les incorporant sous une forme transformée et sanifiée dans un compost de valeur, en même temps que l'on a récupéré des calories, ce qui permet d'assurer une économie d'énergie. Revend-ications 1. Un procédé d'élimination par compostage d'eaux résiduaires chargées en azote notamment des eaux de lavage des laines, caractérisé en ce qu'on fragmente une matière cellulo-ligneuse, on mélange cette matière cellulo-ligneuse avec des eaux résiduaires chargées en azote notamment des boues de lavage des laines et laisse la masse en imprégnation pendant 6 à 8 jours en la comprimant périodiquement puis on soumet, de façon continue, la masse imprégnée à une fermentation en tas pendant environ 20 jours. 2. Un procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'au cours du stade d'imprégnation on mélange environ l0m3 de la phase résiduaire aqueuse éliminée des bacs de lavage avec trois tonnes et demie de paille. 3. Un procédé selon l'une quelconque des revendications l et 2, caractérisé en ce qu'on récupère, après la montée en température de la fermentation, le dégagement thermique à l'intérieur du tas de compostage par circulation d'un fluide dans des canalisations noyées dans le tas. 4. Un procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la fermentation est effectuée sous abri en cuve avec ensemencement par une couche inférieure et une couche supérieure de vieux compost. 5. Une installation pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce qu'elle comporte essentiellement des bacs d'imprégnation 7 avec des moyens 8-16-19 assurant le mélange de la matière cellulo-ligneuse, en général de la paille, avec les boues aqueuses de lavage et des moyens 21-22 de compression de la masse en cours d'imprégnation ou imprégnée et des cuves de fermentation 13 sous abri pour le compostage.. 6. Une installation selon la revendication 5, caractérisée en ce que les bacs d'imprégnation comportent un bac parallélipipédique 7, un transporteur 16 situé audessus de ce bac et susceptible d'amener la paille hachée dans le bac par transport sur son brin supérieur ou de l'extraire du bac par entratnement par son brin inférieur et un fond perforé 21 mobile verticalement pour comprimer la masse imprégnée contre le brin inférieur du transporteur 16. 7. Une installation selon la revendication 5, caractérisée en ce que les cuves de fermentation allongées 13 comportent un fond 25 et deux parois latérales avec, audessus du fond, au moins un transporteur longitudinal 25. 8. Une installation selon la revendication 7, caractérisée en ce que la cuve comporte deux transporteurs longitudinaux 25 parallèles avec une séparation intermédiaire constituée par le faisceau des tubes 26 pour la circulation du fluide d'échange thermique.