Brevet FR2598718A1 — publié le 19871120

Procédé de piégeage du biométhane dans les décharges d'ordures et dispositif pour sa mise en oeuvre. La présente invention a pour objet un procédé de piégeage du biométhane dans les décharges d'ordures et un dispositif pour sa mise en oeuvre. Les décharges contrôlées constituent l'un des principaux moyens d'élimination des ordures et notamment des résidus urbains, les autres procédés étant l'incinération et le compostage. Une décharge est constituée par un dépôt, en principe définitif, de résidus, de déchets, de boues de stations d'épuration et autres objets. Une décharge est dite "contrôlée" lorsque sont remplies toutes les dispositions, conformes à la circulaire du 22 février 1973, pour éviter les nuisances, avec contrôle des fermentations et des dégagements de gaz résiduaires pendant l'exploitation et après l'achèvement de la décharge. Ce point est très important et fondamental, car les sources d'odeurs nauséabondes sont difficiles à capter et à cerner. Il convient également de supprimer les inconvénients habituels d'une décharge brute, c'est-à-dire les rongeurs, les insectes, le feu et l'envol des papiers. Les ordures ménagères contenant en général 20 % de matières fines de granulométrie de O à 19 mm, 35 % de matière cellulosiques telles que carton ou bois, 22 % de déchets organiques putrescibles, 8 % de verre, 5 % de métaux, 3 % de chiffons, 4 % de matières synthétiques et 3 % de produits divers, sont soumises à un ensemble de fermentations par des mécanismes de dégradation extrêmement complexes que l'on peut ramener à deux processus, à savoir un processus aérobie et un processus anaérobie. Le processus de dégradation en conditions aérobie se fait par oxydation plus ou moins rapide, en présence d'oxygène, des produits par diverses actions bactériennes que l'on peut synthétiser par la formule Wasaler CH b Nc + 1/4 (4 + a - 2b - 3c) 2 Cl2 + cNH3 + 1/2 (a - 3c) H20 La vitesse du phénomène est fonction de la température et, comme la réaction est elles-même exothermique, la température monte à 60"cl et plus sans dépasser 80 C, température à partir de laquelle l'activité microbienne devient nulle. Il est à noter que les bactéries thermophiles destructrices de la cellulose, ont une température d'action préférentielle de l'ordre de 55oC. Le processus de fermentation anaérobie, correspond à une décomposition beaucoup plus lente en l'absence d'oxygène. Il se produit, tout d'abord, la formation d'acides organiques (odeurs nauséabondes), puis de gaz carbonique et de méthane. La fermentation anaérobie correspond à la formule générale suivante CHaQbNc + 1/4 (4 - a - 2b + 3c) H20 cNH3 + 1/8 (4 - a + 2b + 3c) C02 + 1/8 (a - 2b - 3c) CH4 Dans cette réaction théorique, la présence d'eau est nécessaire. La fermentation aérobie produit du gaz carbonique, de l'ammoniac et de la vapeur d'eau, tandis que la fermentation anaérobie produit de l'ammoniac, du gaz carbonique et du méthane. D'autres phénomènes chimiques complexes accompagnant la fermentation anaérobie peuvent produire des gaz divers et très malodorants (H2S, mercaptan). Comme indiqué dans les réactions qui précèdent, les fermentations aérobie et anaérobie produisent également de l'ammoniac (NH3) du gaz carbonique (C02) et du méthane (CH4). Il en résulte la formation d'un mélange gazeux appelé "biométhane" qui contient essentiellement du méthane, du gaz carbonique, et quelques gaz divers tels que ammoniac et hydrogène sulfuré. En pratique, les décharges sont équipées de dispositifs de collecte des gaz comprenant, comme montré à la figure I du dessin schématique annexé, des buses en béton préfabriquées 2 comportant des perforations 3. Ces buses 2, qui sont superposées au fur et à mesure de l'augmentation de la hauteur du tas d'ordures 4, contiennent, d'une part, un tube perforé 5 obtenu par assemblage de tronçons de tubes et servant au drainage du gaz, et d'autre part, un tube 6 obtenu par assemblage de tronçons successifs dont l'extrémité inférieure est équipée d'une crépine 7, servant au pompage des résidus liquides. Les buses 2 sont remplies de cailloux 8. L'utilisation des buses n'est pas sans présenter d'inconvénients en raison de leur fragilité, de leur difficulté de mise en oeuvre, ainsi que par la faible perméabilité qu'elles possèdent du fait que leurs perforations 3 sont très souvent obturées lors du tassement des ordures. La présente invention vise à remédier à ces inconvénients. A cet effet, le procédé qu'elle concerne consiste à disposer dans le fond de la décharge un cylindre métallique, à disposer à l'intérieur de celui-ci un tube dont l'extrémité inférieure est équipée d'un crépine, à remplir le cylindre de cailloux, et à épandre les ordures autour du cylindre, puis quand la hauteur du tas d'ordures approche de celle du cylindre, à déplacer celui-ci' vers le haut d'une distance légèrement inférieure à sa propre hauteur puis à disposer à l'extrémité supérieure du premier tube un nouveau tube avant de remplir le cylindre de cailloux et d'épandre des ordures autour de lui, cette opération étant répétée un nombre de fois qui est fonction de la hauteur du tas d'ordures à réaliser, I'extrémité supérieure du cylindre étant équipable d'un couvercle comportant un torchère pour le brûlage des gaz. Le cylindre métallique est utilisé à la façon d'un coffrage coulissant, le volume de cailloux qu'il délimite constituant lui-même la colonne drainante qui est tenue mécaniquement par le tas d'ordures. Cette solution évitant tout risque de détérioration de la colonne lors de la montée du tas d'ordures, notamment en raison du passage des engins, est beaucoup moins onéreuse que celle consistant à utiliser des buses perforées, et beaucoup plus efficace, puisque la surface de passage des gaz est multipliée par 100, ce qui permet une évacuation pratiquement totale des gaz qui sont brûlés par une torchère disposée au sommet du cylindre, éliminant ainsi toutes les nuisances olfactives dues notamment au mercaptan. Avantageusement, le dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé comprend un cylindre métallique équipé, à proximité de son extrémité supérieure, d'un croisillon de renforcement, réalisé à partir de profilés métalliques, par exemple de section en I. Selon une autre caractéristique de l'invention, le cylindre métallique est équipé, à proximité de son extrémité supérieure, d'une pluralité de pattes, régulièrement réparties sur sa périphérie, dont chacune, tournée vers l'extérieur et vers le haut, comporte une ouverture. Ces pattes servent à la manutention du cylindre et notamment au déplacement vertical de bas en haut de celui-ci à l'aide d'un palonnier, lors de la montée du tas d'ordures. Au cours de ces manipulations, le cylindre n'est pas déformé compte tenu de la rigidification procurée par les profilés en I. Selon une autre caractéristique de l'invention, ce dispositif comprend un couvercle présentant une partie cylindrique de diamètre supérieur à celui du cylindre et destinée à venir prendre appui sur les pattes dépassant du cylindre, obturée par un fond équipé d'une torchère. Le couvercle prend simplement appui sur les pattes disposées à la périphérie du cylindre avec ménagement d'un léger espace assurant le passage d'air favorisant la combustion des gaz dans la torchère. Selon un mode particulier de mise en oeuvre de ce procédé, le cylindre possède une hauteur de l'ordre de 3 m, un diamètre de l'ordre de 0,80 m et une paroi d'épaisseur de l'ordre de 6 mm, et les cailloux de remplissage du cylindre ont une granulométrie de l'ordre de 20/40. De toute façon, I'invention sera bien comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemples non limitatifs, une colonne de drainage et un dispositif pour l'obtention de cette colonne, Figure 2 est une vue en coupe longitudinale d'une colonne de drainage, Figure 3 est une vue en perspective du coffrage coulissant permettant l'obtention de cette colonne de drainage, Figures 4 et 5 sont deux vues en coupe longitudinale de ce coffrage coulissant, respectivement, en cours de manipulation et en période de formation du tas d'ordures. La figure 2 représente une colonne de drainage selon l'invention équipant un tas d'ordures 12. Sur toute la hauteur du tas d'ordures i2, la colonne est constituée par un empilement de cailloux 13 de granulométrie 20/40 définissant sensiblement un cylindre drainant à l'intérieur duquel est disposé un tube 14, réalisé à partir de plusieurs tronçons assemblés par vissage, dont l'extrémité inférieure 15 est crépinée. A la partie supérieure du tas d'ordures est disposée une buse pleine 16, elle-même remplie, pour partie, de cailloux, et entourée sur une partie de sa hauteur de terre de couverture 17. La buse 16 est fermée par un couvercle 18 équipé d'une torchère 19 pour le brûlage des gaz. La colonne drainante est obtenue par mise en oeuvre d'un coffrage coulissant constitué par un cylindre métallique 20 de 3 m de haut, de 0,80 m de diamètre et de 6 mm d'épaisseur renforcé à proximité de son extrémité supérieure par un croisillon constitué par deux profilés IPN 22 soudés. Le cylindre comporte également, régulièrement disposées, sur sa face extérieure et à proximité de son bord supérieur, une pluralité de pattes 23 tournées vers le haut et vers l'extérieur dont chacune délimite un anneau 24. En pratique, lors du démarrage de la décharge, le cylindre 20 est disposé au fond de celle-ci, après manipulation à l'aide d'un palonnier désigné par la référence générale 25, comme montré à la figure 4. A l'intérieur du cylindre est disposé un tronçon de tube 14, puis un remplissage de cailloux 13. Le cylindre 20 est alors équipé d'un couvercle de fermeture 26 comportant une paroi cylindrique 27 venant prendre appui dans les pattes 23. Le couvercle 26 est également équipé d'une torchère 28 de brûlage des gaz. Les ordures sont alors disposées autour du cylindre jusqu'à un niveau situé légèrement au-dessous du bord supérieur de celui-ci. II est alors procédé, après enlèvement du couvercle, au déplacement vertical vers le haut du cylindre à l'aide du palonnier 25, à la mise en place du nouveau tronçon de tube 14 et au remplissage en cailloux 13, cette opération étant répétée le nombre fois nécessaires jusqu'à ce que le tas d'ordures atteigne la hauteur représentée à la figure 2. Il est alors procédé à la mise en place d'une buse pleine 16 équipée d'un couvercle comportant une torchère 19. Le cylindre 20 peut alors être utilisé pour la réalisation d'une autre colonne drainante. Ce procédé de réalisation du piégeage de gaz est particulièrement intéressant en raison de son faible coût, de sa fiabilité, de la simplicité des moyens mis en eouvre et de ses performances puisque la perméabilité de la colonne drainante au gaz est multipliée par 100, par rapport aux solutions mettant en oeuvre des buses en béton perforé. Comme il va de soi, I'invention ne se limite pas à la seule forme d'exécution du dispositif pour la mise en oeuvre du procédé décrite ci-dessus à titre d'exemple ; elle en embrasse, au contraire toutes les variantes de réalisation. REVENDICATIONS 1. Procédé de piègeage du biométhane dans les décharges d'ordures; caractérisé en ce qu'il consiste à disposer dans le fond de la décharge un cylindre métallique (20), à disposer à l'intérieur de celui-ci un tube (14) dont l'extrémité inférieure est équipée d'un crépine (15). à remplir le cylindre de cailloux (13), et à épandre les ordures (12) autour du cylindre, puis quand la hauteur du tas d'ordures approche de celle du cylindre, à déplacer celui-ci vers le haut d'une distance légèrement inférieure à sa propre hauteur puis à disposer à l'extrémité supérieure du premier tube (14) un nouveau tube (14) avant de remplir le cylindre de cailloux et d'épandre des ordures autour de lui, cette opération étant répétée un nombre de fois qui est fonction de la hauteur du tas d'ordures à réaliser, I'extrémité supérieure du cylindre (20) étant équipable d'un couvercle (26) comportant un torchère (28) pour le brûlage des gaz. 2. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication I, caractérisé en ce qu'il comprend un cylindre métallique (20) équipé, à proximité de son extrémité supérieure, d'un croisillon de renforcement, réalisé à partir de profilés métalliques (22), par exemple de section en I. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le cylindre métallique (20) est équipé, à proximité de son extrémité supérieure, d'une pluralité de pattes (23), régulièrement réparties sur sa périphérie, dont chacune, tournée vers l'extérieur et vers le haut, comporte une ouverture (24). 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comprend un couvercle (26) présentant une partie cylindrique (27) de diamètre supérieur à celui du cylindre (20), et destinée à venir prendre appui sur les pattes (23) dépassant du cylindre, obturée par un fond équipé d'une torchère (28). 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que le cylindre possède une hauteur de l'ordre de 3 m, un diamètre de l'ordre de 0,8 m et une paroi d'une épaisseur de l'ordre de 6 mm. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que les cailloux de remplissage du cylindre ont une granulométrie de l'ordre de 20/40.