Brevet FR2583309A1 — publié le 19861219

PROCEDE DE TRAITEMENT DE DECHETS POUR LES AMENER SOUS FORME DE BOUES ET DISPOSITIF POUR SA MISE EN OEUVRE La présente invention a pour objet un procédé de traitement de déchets pour les amener sous forme de boues et un dispositif pour sa mise en oeuvre, et plus spécialement, mais non exclusivement, un procédé pour l'obtention de boues destinées à être traitées ultérieurement pour fournir du méthane. Parmi les substrats pouvant être utilisés dans une opération de méthanisation, se trouvent les fanes, les pailles, le fumier, les fientes, le lacto-sérum, les sciures, le lisier de porc, les boues de stations d'épuration, les ordures ménagères, etc... Certains de ces substrats tels que les pailles, le fumier, les fientes, le lacto-sérum, le lisier de porc ou les boues de stations d'épuration peuvent être utilisés directement, après passage dans une pompe dilacératrice. D'autres comme les fanes de malus ou de canne à sucre, doivent être déchiquetés et réduits en fines particules avant d'être introduits dans la cuve de constitution des boues. D'autres substrats, tels les ordures ménagères, sont beaucoup plus difficiles à mettre en oeuvre, compte tenu de la diversité des produits les constituant. En effet, outre les matières organiques, elles contiennent des matières inertes telles que des métaux ferreux et non ferreux, du verre, des matières synthétiques, etc... Actuellement, il est procédé à un tri mécanique de ces déchets qui ne permet pas une bonne séparation des matières organiques car il reste parmi celles-ci environ 16 % de matières inertes. En outre, les chaînes de tri mécanique sont coûteuses à réaliser et à exploiter, ce qui ne permet pas d'équiper les petites installations, et pénalise financièrement les grandes exploitations. La présente invention vise à remédier à ces inconvénients. A cet effet, le procédé qu'elle concerne consiste, partant de déchets de natures variées, à réaliser de façon connue à l'aide d'un tambour magnétique, la séparation des particules de métaux ferreux, à réaliser le déchiquetage des matières organiques et des matières inertes, puis à amener celles-ci dans une cuve contenant du liquide, de telle sorte que la concentration en matières sèches des déchets à l'intérieur de la cuve soit de l'ordre de 50 à 60 g/l, à assurer, pendant une première période de temps, une agitation importante du mélange contenu dans la cuve, puis, pendant une seconde période de temps beaucoup plus courte, une agitation beaucoup plus lente du mélange contenu dans la cuve, et enfin à récupérer le liquide et les particules d'un diamètre inférieur à un diamètre prédéterminé qui se présentent sous la forme de boues. Avantageusement, dans la mesure où la période du cycle de fonctionnement de la cuve de tri hydraulique est de 24 heures, la durée de la première phase d'agitation à vitesse rapide est de 22 heures, et la durée de la seconde phase d'agitation est de 2 heures. Un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé comprend une cuve de tri hydraulique, de forme générale parallèlépipèdique dont la partie basse est équipée de plusieurs plans inclinés en tôle perforée, formant une trémie, le volume de la cuve situé au-dessus de la trémie est équipé de deux turbines d'axes verticaux et parallèles entraînées par des moteurs universels à vitesse variable, les deux turbines tournant en sens inverse l'une de l'autre pendant la première phase d'agitation rapide et dans le même sens pendant la seconde phase d'agitation lente, cette cuve étant enfin équipée d'un conduit de sortie des boues débouchant dans le volume situé dans la cuve et à l'extérieur des parois perforées de la trémie, ce conduit étant susceptible d'assurer l'évacuation des boues pendant la période d'agitation lente. Selon une autre caractéristique de l'invention, le fond de la cuve de tri est équipé, dans la partie centrale de la trémie d'un caisson de récupération des particules de matières inertes retenues par les parois perforées de la trémie, dont le fond s'ouvre au-dessus d'une fosse de récupération de ces matières. En pratique, la cuve de tri hydraulique est tout d'abord remplie de liquide constitué par des boues de stations d'épuration ou de l'eau résiduaire desdites stations, la quantité de liquide étant telle que le mélange déchets-liquide possède une concentration en matières sèches de l'ordre de 60 g/l. Après amenée des déchets à l'intérieur de la cuve, il est procédé à la mise en marche des turbines qui tournent en sens inverse l'une de l'autre. Au cours de ce mouvement, les déchets sont pris dans les deux tourbillons créés par les turbines qui provoquent un double mouvement dont le premier est horizontal et dont le second est vertical de haut en bas. Les matières organiques de densité moyenne restent en suspension dans les boues, ce qui permet aux particules de se heurter entre elles, accélérant ainsi leur dégradation. Les matières inertes légères telles que les feuilles de matière synthétique, sont entraînées par les tourbillons vers le bas de la cuve, puis remontent à la surface avant d'être de nouveau reprises par les tourbillons. Les matières inertes lourdes, telles que les métaux non ferreux ou les particules de verre, se déposent directement dans le caisson de réception placé dans le fond de la cuve. Cette opération de brassage à grande vitesse dure pendant environ 22 heures. A l'expiration de cette période, les deux turbines sont entraînées dans le même sens à vitesse réduite. Cette réduction très sensible de la vitesse des turbines supprime les tourbillons, de telle sorte que les matières organiques en suspension sont amenées, en raison du mouvement de rotation très lente, vers la trémie métallique perforée où elles sont aspirées du fait de l'ouverture du conduit d'évacuation débouchant dans le volume de la cuve située à l'extérieur de la trémie. Au cours de cette phase du procédé, les matières inertes constituées par les matières synthétiques et les morceaux de bois flottent en surface. Une petite partie de ces matières peut, dans la mesure où elles sont de faible taille, être aspirée en même temps que les matières organiques, à travers la trémie au moment de l'évacuation des boues. Cela ne présente pas un inconvénient important du fait qu'avant traitement, les boues sont dilacérées, et que la très faible quantité de matières synthétiques se retrouvera en fin de méthanisation dans les boues de rejet permettant, si ces boues sont utilisées pour la fertilisation des sols, une certaine aération du sol traité. En ce qui concerne les particules de bois, elles augmentent la teneur en matières organiques, ce qui est un facteur favorable pour l'opération de méthanisation. Lorsque les boues ont été évacuées, les matières inertes recueillies dans le caisson de réception sont égouttées, puis transférées par gravité dans la fosse de stockage d'où elles sont évacuées à l'aide, par exemple, d'un transporteur à bande à lames d'acier, en vue de leur évacuation hors du centre de traitement ou en vue de leur transfert vers une chaîne de tri mécanique pour leur recyclage dans leur industn'e d'origine. Conformément à une autre caractéristique de l'invention, audessus de la cuve de tri hydraulique, est disposée une trémie de dosage des déchets à trier, comportant un fond ouvrant, et montée sur un système élastique réagissant à la charge de telle façon que, lorsque la quantité de déchets contenus dans la trémie correspond à un poids prédéterminé, l'amenée des déchets à la trémie soit stoppée, et que le fond de celle-ci s'ouvre pour permettre le passage des déchets dans la cuve de tri hydraulique. Ce dispositif comprend, en outre, une fosse de réception des déchets lors de leur arrivée au centre de traitement, où ceux-ci sont pris en charge par un transporteur à godets ou à lames, de direction verticale qui les amène sur un plateau vibrant incliné par rapport à l'horizontale, les faisant tomber sur un tambour magnétique assurant la séparation des matériaux ferreux, les matériaux non ferreux et les autres matières tombant alors dans un déchiqueteur disposé sous le tambour magnétique, assurant leur déchiquetage sous forme de particules de dimensions inférieures à 40 mm environ, les déchets tombant dans une fosse de réception intermédiaire où ils sont repris par un second transporteur à godets ou à lames, d'orientation verticale, qui les amène à la trémie doseuse. I1 est très intéressant de noter que, compte tenu de la disposition relative des différents composants de ce centre de traitement, celui-ci est de dimensions relativement réduites, et qu'un certain nombre d'opérations sont effectuées sous la seule influence de la gravité. Lorsqu'une quantité prédéterminée de déchets contenus dans la trémie doseuse (35) correspond à un poids prédéterminé, cette trémie actionne un rupteur coupant l'alimentation en courant des moteurs de tous les dispositifs (14, 20, 23, 30) situés en amont de la trémie, afin d'éviter leur engorgement, et en fin de transfert des déchets dans la cuve de tri hydraulique, la fermeture du fond ouvrant de la trémie doseuse provoque l'alimentation en courant des moteurs de tous les dispositifs situés en amont de la trémie. En outre le volume de la trémie doseuse (35) est sensiblement inférieur à celui de la cuve de tri hydraulique (39), et le remplissage en déchets de la cuve de tri à partir de la trémie est réalisé en plusieurs opérations successives. C'est ainsi que dans la mesure où la cuve de tri hydraulique a une capacité de traitement de 40 t/jour, son remplissage peut être effectué en quatre opérations d'amenée de déchets, de 10 tonnes chacune, ce qui favorise les conditions d'homogénéisation du mélange. Selon une autre caractéristique de l'invention, la capacité de transfert du second transporteur est inférieure à celle du premier transporteur, pour tenir compte, d'une part, de l'absence des métaux ferreux au niveau du second transporteur et, d'autre part, de l'augmentation de la densité des déchets puisque ceux-ci ont subi une opération de déchiquetage. L'installation comprend également, en aval de la cuve de tri, une pompe dilacératrice permettant de réduire les matières organiques et minérales en fines particules, ce qui, dans le cas d'une fermentation méthanique, permet une dégradation complète pendant un temps de rétention réduit. A la sortie de la pompe dilacératrice, les boues passent dans un déshydrateur mécanique ou thermique, selon le degré de déshydratation souhaité. Enfin, la totalité du centre de traitement est maintenue en dépression, cette dépression étant créée par un aspirateur, et l'air évacué passant dans une colonne de traitement. De cette façon, les déchets traités ne sont plus en contact avec l'air extérieur dès leur entrée dans le centre de traitement, de telle sorte que celui-ci n'est absolument pas polluant. De toute façon, l'invention sera bien comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemple non limitatif, une forme d'exécution de ce dispo sitif Figure 1 est une vue en coupe de l'ensemble du dispositif; Figures 2 et 3 en sont deux vues à échelle agrandie correspondant, respectivement, à l'extrémité amont et à l'extrémité aval Figure 4 est une vue en coupe selon la ligne IV-IV de la partie d'installation correspondant à la figure 3. Comme montré à la figure 1, les déchets sont amenés au dispositif de traitement à l'aide de véhicules tels que celui portant la référence (2), pénétrant dans un sas (3). Ce sas est obturé par deux portes (4) et (5) le mettant en communication, respectivement, avec l'extérieur et avec l'intérieur du centre de traitement. Des boucles magnétiques dont une (6) est représentée au dessin sont disposées de telle sorte que la porte (5) ne puisse s'ouvrir pour permettre le déversement des déchets qu'après fermeture de celle (4). Le sas (3) est muni de prises d'air non représentées, et équipé d'une colonne d'aspiration (7) débouchant dans un dispositif de ventilation comprenant un sas d'aération (8), un aspirateur (9) et une colonne (10) de traitement de l'air vicié. Lorsque la porte (5) est ouverte, le véhicule peut déverser les déchets dans une fosse (12) de réception des ordures, en forme de trémie et dont le volume (13), situé sous la trémie peut être rempli de béton si la nature du sol l'exige. Les déchets dont la densité est de l'ordre de 250 kg/m3 sont pris en charge par un transporteur (14) à godets (15) montés sur une chaîne (1 6). Un épis (17) est disposé au centre du transporteur pour éviter la chute de déchets à ce niveau. Après qu'un godet soit arrivé en partie haute, il se retourne et déverse son contenu sur un plateau vibrant (18) dont le mouvement est obtenu par une bobine (19). Les déchets, régulièrement éparpillés, tombent sur un tambour magnétique (20). Les matières inertes, telles verres, matières synthétiques, matières minérales et organiques, et métaux non ferreux, ne sont pas retenues par le tambour magnétique (20) et tombent par gravité, par un passage (22), dans une trémie (23). Au contraire, les particules de métaux ferreux demeurent au contact du tambour magnétique duquel elles sont décollées par un râcloir (24) qui les fait tomber dans une goulotte d'évacuation (25). En-dessous de la trémie (23) est disposé un déchiqueteur (26) comprenant deux arbres parallèles susceptibles d'être écartés élastiquement l'un de l'autre, portant des dents s'interpénétrant. Les arbres du déchiqueteur sont entraînés par un moteur (27) avec interposition d'un réducteur (28) et d'un différentiel non représenté au dessin. Après passage dans le déchiqueteur, les particules possèdent une taille maximale de l'ordre de 25 à 40 mm, et sont recueillies dans une fosse (29) possèdant la même structure que celle (12). De cette fosse (29) les déchets sont évacués par un transporteur (30) d'orientation verticale, possèdant la même structure générale que celui (14), c'est-à-dire comportant une chaîne sans fin (32) sur laquelle sont montés des godets (33), avec montage d'un épis central (34) évitant la chute des ordures à ce niveau. Il est à noter que le dimensionnement du transporteur (30) est inférieur à celui du transporteur (14), du fait que le volume à véhiculer est inférieur, compte tenu de la plus grande densité des produits, 500 kg/m3 au lieu de 250 kg/m3, et compte tenu de l'absence des matériaux ferreux qui ont été évacués par le tambour magnétique. Lors du renverseinent des godets, après passage en -position haute de ceux-ci, les déchets tombent dans une trémie doseuse (35) dont le fond est obturé par des volets pivotants (36). Cette trémie (35) est montée sur un châssis (37) avec interposition de blocs élastiques (38) permettant, sous l'effet de la charge, un déplacement vertical vers le bas de la trémie, qui, lorsque le poids des déchets atteint une valeur prédéterminée, actionne un rupteur provoquant l'arrêt des moteurs de tous les organes disposés en amont. A ce moment, les volets (36) s'ouvrent et permettent le passage des déchets dans la cuve de tri (39). La cuve (39), de forme parallèlépipèdique, est équipée, en partie basse, d'un certain nombre de grilles perforées (40) délimitant une trémie. Dans la zone délimitée par le fond de la trémie, est ménagé un caisson (42) obturé par deux volets pivotants (43). Cette cuve (39) est également équipée de deux turbines (44) parallèles, d'axes verticaux, entraînées par des moteurs universels à vitesse variable. Dans le volume (45) de la cuve, disposé à l'extérieur des grilles (40), débouche, dans une chambre (46) obturée par un tampon de visite (47), un conduit (48) d'évacuation des boues. En-dessous de la cuve de tri hydraulique (39), se trouve une fosse (49) de récupération des matières non évacuées avec les boues, ces matières inertes étant transférées hors du centre de traitement ou vers une autre unité de traitement par l'intermédiaire d'un convoyeur (50). Il est à noter que la cuve de tri hydraulique (39) est également équipée de conduits (52) d'amenée de liquide, constitué par des boues de stations d'épuration ou de l'eau résiduaire desdites stations, ainsi que d'un conduit (53) d'aspiration relié à l'unité de ventilation (8, 9, 10). En aval de la cuve de tri, sont montés, surle conduit (48) d'évacuation des boues, une pompe dilacératrice (54) et déshydrateur (55) schématisés à la figure 4. En pratique, lorsque la trémie doseuse contient un poids d'ordures déterminé, elle coupe automatiquement l'alimentation en ordures, et provoque la chute des ordures qu'elle contient à l'intérieur de la cuve de tri préalablement remplie de liquide par les conduits (52). Au cours de la seconde phase d'agitation, les boues sont évacuées par le conduit (48) après passage à travers la grille (40), et les matières lourdes ou de trop grosses sections, n'ayant pu être dégradées au cours du tri, sont recueillies dans le caisson (42). Après égouttage, ces résidus sont transférés par gravité dans la fosse (49) d'où ils sont évacués par un convoyeur (50). Comme il ressort de ce qui précède, la présente invention apporte une grande amélioration à la technique existante en fournissant un procédé et un dispositif assurant, dans d'excellentes conditions, la préparation de boues contenant un taux extrêmement élevé de matières organiques, en partant de déchets très variés constitués par exemple par des ordures ménagères. Il doit également être noté que tous les organes entrant dans la constitution de ce dispositif sont des organes mécaniques très fiables, ne posant pas de problème d'exploitation. Comme il va de soi, l'invention ne se limite pas au seul mode de mise en oeuvre de ce procédé, ni à la seule forme d'exécution de ce dispositif, décrits ci-dessus à titre d'exemples; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes de réalisation. REVENDICATIONS 1. - Procédé de traitement de déchets pour les amener sous forme de boues, caractérisé en ce qu'il consiste à réaliser, de façon connue, à l'aide d'un tambour magnétique (20), la séparation des particules de métaux ferreux, à réaliser le déchiquetage des matières organiques et des matières inertes, puis à amener celles-ci dans une cuve (39) contenant du liquide, de telle sorte que la concentration en matières sèches des déchets à l'intérieur de la cuve soit de l'ordre de 50 à 60 g/l, à assurer, pendant une première période de temps, une agitation importante du mélange contenu dans la cuve puis, pendant une seconde période de temps beaucoup plus courte, une agitation beaucoup plus lente du mélange contenu dans la cuve, et enfin à récupérer le liquide et les particules d'un diamètre inférieur à un diamètre prédéterminé qui se présentent sous la forme de boues. 2. - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, dans la mesure où la période du cycle de fonctionnement de la cuve de tri hydraulique (39) est de 24 heures, la durée de la première phase d'agitation à vitesse rapide est de 22 heures, et la durée de la seconde phase d'agitation est de 2 heures. 3. - Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il comprend une cuve (39) de tri hydraulique, de forme générale parallèlépipèdique dont la partie basse est équipée de plusieurs plans inclinés (40) en tôle perforée, formant une trémie, le volume de la cuve situé au-dessus de la trémie étant équipé de deux turbines (44) d'axes verticaux et parallèles entraînées par des moteurs universels à vitesse variable, les deux turbines tournant en sens inverse l'une de l'autre pendant la première phase d'agitation rapide et dans le même sens pendant la seconde phase d'agitation lente, cette cuve étant enfin équipée d'un conduit (48) de sortie des boues débouchant dans le volume (45) situé dans la cuve et à l'extérieur des parois perforées (40) de la trémie, ce conduit étant susceptible d'assurer l'évacuation des boues pendant la période d'agitation lente. 4. - Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le fond de la cuve de tri (39) est équipé, dans la partie centrale de la trémie d'un caisson (42) de récupération des particules de matières inertes retenues par les parois perforées de la trémie, dont le fond s'ou vre au-dessus d'une fosse (49) de récupération de ces matières. 5. - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 3 et 4, caractérisé en ce que, au-dessus de la cuve de tri hydraulique (39), est disposée une trémie (35) de dosage des déchets à trier, comportant un fond ouvrant (36), et montée sur un système élastique (38) réagissant à la charge de telle façon que, lorsque la quantité de déchets contenus dans la trémie correspond à un poids prédéterminé, l'amenée des déchets à la trémie soit stoppée, et que le fond de celle-ci s'ouvre pour permettre le passage des déchets dans la cuve de tri hydraulique (39). 6. - Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comprend, en outre, une fosse (12) de réception des déchets lors de leur arrivée au centre de traitement, où ceux-ci sont pris en charge par un transporteur (14) à godets ou à lames, de direction verticale qui les amène sur un plateau vibrant (18) incliné par rapport à l'horizon- tale, les faisant tomber sur un tambour magnétique (20) assurant la séparation des matériaux ferreux, les matériaux non ferreux et les autres matières tombant alors dans un déchiqueteur (26) disposé sous le tambour magnétique, assurant leur déchiquetage sous forme de particules de dimensions inférieures à 40 mm environ, les déchets tombant dans une fosse de réception intermédiaire (29) où ils sont repris par un second transporteur (30) à godets ou à lames, d'orientation verticale, qui les amène à la trémie doseuse (35). 7. - Dispositif selon ltensembles des revendications 5 et 6, caractérisé en ce que lorsque la quantité de déchets contenus dans la trémie doseuse (35) correspond à un poids prédéterminé, cette trémie actionne un rupteur coupant l'alimentation en courant des moteurs de tous les dispositifs (14, 20, 23, 30) situés en amont de la trémie, afin d'éviter leur engorgement, et en ce qu'en fin de transfert des déchets dans la cuve de tri hydraulique, la fermeture du fond ouvrant de la trémie doseuse provoque l'alimentation en courant des moteurs de tous les dispositifs situés en amont de la trémie. 8. - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que le volume de la trémie doseuse (35) est sensiblement inférieur à celui de la cuve de tri hydraulique (39), et en ce que le remplissage en déchets de la cuve de tri à partir de la trémie est réalisé en plusieurs opérations successives. 9. - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 3 à 8, caractérisé en ce qu'il comprend, en aval de la cuve de tri hydraulique une pompe dilacératrice (54) et un déshydrateur (55). 10. - Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que la capacité de transfert du second transporteur (30) est inférieure à celle du premier transporteur (14). 11. - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 3 à 7, caractérisé en ce que la totalité du centre de traitement est maintenue en dépression, cette dépression étant créée par un aspirateur (9), et l'air évacué passant dans une colonne de traitement (10).