Brevet FR2619025A1 — publié le 19890210

DISPOSITIF POUR LE TRI D'UN MELANGE HETEROGENE DE CORPS SOLIDES DESCRIPTION La presente invention a pour objet un dispositif servant à trier un mélange hétérogène de corps solides applicable en particulier mais non exclusivement pour séparer les matières organiques contenues dans les ordures ménagères afin de leur faire subir un traitement ultérieur de méthanisation. IL existe à l'heure actuelle des méthodes de tri pour éliminer les matières organiques contenant des ordures ou autres mélanges de corps solides. En général, la séparation se fait par différence de densité, le mélange étant introduit dans une cuve remplie d'eau afin que les corps légers (c'est-à-dire de densité inférieure à 1) se rassemblent à la surface et que les corps lourds (en général les matières inertes telles que métaux, verres, céramiques, etc.) se rassemblent en fond de cuve. La présente invention a justement pour objet un dispositif servant à effectuer le tri selon cette méthode de densité de manière continue et automatique avec une efficacité supérieure à celle des dispositifs de L'art antérieur. Le dispositif objet de L'invention comprend, de manière connue - une cuve disposée verticalement et apte à contenir une masse d'eau, - des moyens d'introduction d'eau dans cette cuve de manière continue afin que celle-ci déborde constamment par effet de trop-plein, - des moyens d'introduction du mélange dans la cuve, les corps lourds se rassemblant à la partie inférieure de la cuve et Les corps Légers se rassemblant à la partie supérieure de La cuve et étant entraSnés par l'eau sortant par effet de trop-plein, - des moyens pour séparer les corps Légers de leur eau d'entrainement, - des moyens d'évacuation des corps légers après cette séparation, - des moyens pour recycler ladite eau d'entraSnement dans la cuve, et - des moyens d'évacuation des corps lourds. Selon l'invention, les moyens d'évacuation des corps lourds comprennent - une conduite dont la section est supérieure à la dimension maximale desdits corps lourds, cette conduite ayant une première extrémité communiquant avec la partie inférieure de La cuve à l'endroit où se rassemblent les corps lourds et une deuxième extrémité située à un niveau plus élevé que la première, - une installation de traitement des corps lourds, ladite conduite étant disposée de sorte que les matières sortant par sa deuxième extrémité pénètrent dans cette installation, et - des moyens pour faire circuler le long de ladite conduite, de sa première extrémité vers sa deuxième extrémité, l'eau se trouvant à la partie inférieure de la cuve et dans laquelle se rassemblent les corps lourds. Dans le mode de réalisation préféré, ladite installation de traitement des corps lourds comprend - une série de tamis disposés les uns au-dessus des autres et dont la largeur de maille diminue du haut vers le bas, la deuxième extrémité de ladite conduite étant disposé de manière à déverser les matières circulant dans cette conduite sur le premier tamis, - des moyens pour mettre en vibration l'ensemble des tamis, - des moyens d'évacuation séparée des matières retenues par chacun des tamis, et - des moyens pour recycler dans La cuve l'eau ayant traversé tous les tamis. Selon un autre aspect de l'invention, le dispositif comporte en outre des moyens pour mouiller les corps solides avant leur introduction dans la cuve. Selon une autre caractéristique de l'invention, le dispositif comporte en outre : - un manchon ouvert à ses deux extrémités et disposé sensiblement verticalement à l'intérieur de ta cuve, et - une arrivée de gaz disposée de manière à envoyer des bulLes de gaz de bas en haut à l'intérieur du manchon. Enfin, selon un autre aspect de L'invention, le dispositif comporte en outre une conduite d'arrivée d'eau debouchant tangentiellement dans le cuve à L'intérieur de La masse d'eau. Cette conduite sert à imprimer au liquide contenu dans la cuve un mouvement de rotation qui facilite L'évacuation de la partie légère. L'invention apparartra mieux à la lecture de la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple purement illustratif et nullement limitatif, en référence au dessin annexé, lequel comporte une figure unique qui est une vue schématique en coupe verticale du dispositif objet de l'invention. Si l'on se reporte au dessin, on voit que le mélange à trier passe d'abord dans un broyeur 10 où les déchets sont déchiquetés afin d'obtenir des morceaux ayant des dimensions maximales de l'ordre de quelques centimètres. Les déchets 18, ensuite entrainés par une vis sans fin 12 actionnée par un moteur 14, sont éjectés sur un convoyeur 16. Les déchets 18 tombent ensuite dans une goulotte 20 inclinée afin que les déchets descendent par gravité jusque dans une cuve 22 dans laquelle est effectué le tri. De préférence, cette cuve 22 présente une symétrie de révolution. Il a été constaté qu'on améliore l'efficacité de séparation si L'on mouille les déchets avant qu'ils ne pénètrent dans La masse d'eau contenue dans la cuve. C'est pourquoi on a prévu un ou plusieurs orifices 24 permettant d'envoyer une certaine quantité d'eau sur les déchets se trouvant dans la goulotte 20. Ces différents orifices 24 sont relies par une conduite 26 à une arrivée d'eau (non représentée). Les dechets sortant de la goulotte 20 tombent dans la cuve 22, laquelle contient une masse d'eau 28 afin de séparer, par différence de densité, les corps lourds qui tomberont au fond de la cuve et les corps légers (c'est-à-dire essentiellement des matières organiques) qui se rassembleront à la partie supérieure de la cuve. Les déchets venant de la goulotte 20 tombent dans un tube vertical 30 dont la partie inférieure se trouve légèrement en-dessous de la surface du liquide contenu dans la cuve. Cette disposition permet de mieux canaliser les matières solides et d'améliorer leur prémouillage afin d'éviter que certaines d'entre elles ne flottent à la surface. On voit également, en-dessous du tube 30 et à l'intérieur de la masse d'eau 28, un manchon 32 ouvert à ses deux extrémités et disposé verticalement dans la cuve 22. Une arrivée 34 de gaz située à la partie inférieure de la cuve permet d'envoyer des bulles de gaz dans la masse d'eau, ces bulles cheminant de bas en haut à L'intérieur du manchon 32. Ceci permet d'agiter le liquide se trouvant à l'intérieur de La cuve. Cette agitation par une dispersion de gaz présente trois utilités. Tout d'abord, ceci permet de maintenir en suspension les corps à trier grâce à la turbulence macroscopique ainsi créée. D'autre part, ceci provoque un certain lavage des déchets grâce aux turbulences microscopiques. Enfin, dans le -cas où l'on traite des déchets pour extraire des matières destinées à être fermentées, ces dernières subissent ainsi une première fermentation aérobie qui peut favoriser le traitement de méthanisation ultérieur. De plus, cette turbulence fait que les différents corps à trier sont soumis à des mouvements de rotation dans toutes les directions et la géométrie ou la forme des déchets n'a plus d'importance. En effet, il se pourrait que certains déchets, à cause de leur forme, tombent rapidement ou montent rapidement à la surface et que l'on retrouve une proportion importante de matière organique dans les déchets inertes et inversement. La turbulence créée dans le liquide fait que la position des différents corps solides est quelconque et qu'ils montent ou descendent dans la masse liquide uniquement en fonction de leur densité. Une pompe 36 permet d'envoyer en permanence de l'eau à ta partie inférieure de la cuve afin que cette dernière déborde constamment par effet de trop-plein. Le montage de la pompe 36 sera exposé plus en detail ci-dessous dans la suite de la presente description. Etant donné que les corps legers se rassemblent à la surface de la masse d'eau 28 contenue dans la cuve 22, ils sont évacués de manière continue par effet de trop-plein à travers l'échancrure 38 prévue à la partie supérieure de la cuve. Le mélange d'eau et de corps légers tombe dans une goulotte 40, puis, par l'intermédiaire d'un tuyau 42, sur un convoyeur 44. De préférence, celui-ci est disposé de manière à entrainer les déchets de bas en haut et il est constitué d'une toile à mailles fines permettant de laisser passer L'eau tout en retenant les déchets. Ainsi, ces derniers peuvent être évacués tandis que l'eau retombe dans une première cuve de récupération 46 de deux manières différentes : en effet, une partie de l'eau peut glisser le long du convoyeur 44 et une autre partie tomber directement à travers les mailles de la toile constituant ce convoyeur.L'eau rassemblée en fond de cuve est renvoyée à la pompe 36 par l'intermédiaire d'une conduite 48 représentée schématiquement en traits mixtes sur le dessin. Quant aux corps légers, ils peuvent être traités et valorisés par un traitement ultérieur, par exemple transformés en compost par méthanisation. Quant aux corps lourds, ils tombent progressivement au fond de La cuve et, de Là, parviennent dans une conduite- 50, laquelle est en communication avec la pompe 36. Sous L'action de La pompe 36, l'eau arrivant en provenance de la cuve 22 dans La conduite 50 est évacuée de bas en haut Le long de cette conduite dans le sens de La flèche F. Le mélange d'eau et de corps lourds circule ainsi de bas en haut le long de la conduite 50 jusqu'à l'orifice de sortie 52 de cette dernière, lequel se trouve à un niveau plus élevé que la première extrémité de la conduite 50, c'est-à-dire à un niveau plus élevé que la partie inférieure de la cuve 22. L'orifice 52 de la conduite 50 est disposé de manière à projeter le mélange qui sort de celle-ci sur un premier tamis 54 à larges mailles (par exemple des mailles de 3 mm) qui sert à retenir les déchets lourds de grande dimension.L'eau et Les déchets de petite taille ayant traversé le tamis 54 arrivent ensuite sur un deuxième tamis 56 à mailles fines (par exemple de l'ordre de 1 mm) situe au-dessous du premier. Ce deuxième tamis retient les corps lourds de petite dimension tout en laissant passer l'eau qui retombe dans une deuxième cuve de récupération 58 grace- à une conduite 60. Un dispositif de vibration 62 monté sur la cuve 58 permet de faire vibrer simultanément l'ensemble des deux tamis 54 et 56. Cette mise en vibration permet le criblage des déchets et leur évacuation par des conduites 64 et 66. La conduite 64 sert à l'évacuation des corps solides retenus par le tamis 54 et la conduite 66 sert à l'évacuation des déchets retenus par le tamis 56.Les déchets ainsi récupérés peuvent être évacués ou envoyés dans une autre installation de traitement, par exemple pour y subir un tri plus poussé. Quant à l'eau retombant dans la cuve de récupération 58, elle retourne à la pompe 36 par l'intermédiaire d'une conduite 68. On va maintenant décrire plus en détail le montage de la pompe 36 et son raccordement au reste de l'installation. On voit qu'elle est alimentée par une conduite d'alimentation 70 qui peut être reliée à une alimentation en eau extérieure (non représentée) et qui communique avec les conduites 48 et 68 déjà mentionnées. Ainsi, La pompe peut aspirer l'eau provenant des deux cuves de récupération 46 et 58 et, éventuellement, en outre, de l'alimentation extérieure. L'eau rejetée par la pompe 36 peut suivre plusieurs chemins. Tout d'abord, elle va dans la conduite 50, déjà décrite, Laquelle comporte une vanne 72 située entre la pompe 36 et le point où La conduite 50 communique avec la partie inférieure de la cuve 22. Une conduite 74 équipée d'une vanne 76 communique d'une part avec la conduite 50 en un point de celle-ci situé entre la pompe 36 et la vanne 72 et d'autre part avec la partie inférieure de la cuve. Enfin, une dernière conduite 78 équipée d'une vanne 80 relie la conduite 50, en un point situe entre ta pompe 36 et la vanne 72, à ta cuve de récupération 36. En fonctionnement normal, la vanne 72 est ouverte tandis que la vanne 80 est fermée. Quant à la vanne 76, elle peut être ouverte ou fermée suivant le mode de fonctionnement choisi. Ainsi, la pompe aspire L'eau provenant des cuves de récupération 46 et 58 par les conduites 48 et 68 et rejette cette eau d'une part par la conduite 50 pour assurer l'évacuation des matières lourdes et, d'autre part, dans la cuve 22 afin de recycler en permanence l'eau contenue dans celle-ci. Quant à la vanne 80, elle n'est ouverte que dans certains cas exceptionnels pour renvoyer L'eau de la pompe directement dans la cuve 46, par exemple lorsqu'on veut intervenir pour L'entretien d'une autre partie de l'installation. Enfin, la pompe peut être utilisée pour envoyer de L'eau (par un ensemble de conduites non représentées sur te dessin) jusque dans les conduites 26, pour véhiculer l'eau servant au mouillage des déchets amenés dans la goulotte 20. L'homme du métier choisira les débits dans les différentes conduites en fonction de chaque cas particulier, et notamment de la nature, dimensions, quantités, etc. des déchets à trier. On voit encore sur le dessin une conduite 82 équipée d'une vanne 84, qui débouche dans La cuve 22 à l'intérieur de la masse d'eau 28. La conduite 82 débouche tangentiellement à l'intérieur de la cuve 22 afin d'imprimer un mouvement de rotation au liquide 28 contenu dans celle-ci, ce qui facilite l'évacuation des corps Légers. Elle peut être reliee à la pompe 36 ou à une autre arrivée d'eau. Ainsi, le dispositif objet de L'invention presente des avantages interessants puisqu'il est simple et donc peu coûteux à réaliser et qu'il permet un triage efficace des déchets de manière automatique et en continu. Enfin, il est bien entendu que L'invention ne se Limite pas au seul mode de réalisation qui vient d'être decrit, mais qu'on peut envisager des variantes sans sortir pour autant du cadre de L'invention. C'est ainsi qu'on peut faire varier la forme et les dimensions des différentes parties du dispositif en fonction des déchets à trier et utiliser un nombre quelconque de tamis pour trier les corps lourds. REVENDICATIONS 1. Dispositif pour le tri d'un mélange hétérogène de corps soLides (18) comprenant des corps legers et des corps lourds, ce dispositif comportant : - une cuve (22) disposee verticalement et apte à contenir une masse d'eau (28), - des moyens d'introduction d'eau dans cette cuve (22) de manière continue afin que celle-ci déborde constamment par effet de trop-plein, - des moyens d'introduction du mélange (18) dans la cuve (22), les corps lourds se rassemblant à la partie inférieure de la cuve (22) et les corps légers se rassemblant à la partie supérieure de la cuve et étant entraînés par l'eau sortant par effet de trop-plein, - des moyens pour séparer les corps légers de leur eau d'entrainement, - des moyens d'évacuation des corps légers après cette séparation, - des moyens pour recycler ladite eau d'entraSnement dans la cuve (22), et - des moyens d'évacuation des corps lourds, caractérisé en ce que les moyens d'évacuation des corps lourds comprennent - une conduite (50) dont La section est superieure à la dimension maxima le desdits corps lourds, cette conduite (50) ayant une première extrémité communiquant avec la partie inférieure de La cuve (22) à l'endroit où se rassemblent les corps lourds et une deuxième extrémité située à un niveau plus élevé que la première, - une installation de traitement des corps lourds, ladite conduite (50) étant disposee de sorte que les matières sortant par sa deuxième extrémité pénètrent dans cette instalLation, et - des moyens (36) pour faire circuler le long de ladite conduite (50), de sa première extrémité vers sa deuxième extrémite, l'eau se trouvant à la partie inférieure de la cuve (22) et dans laquelle se rassemblent les corps lourds. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite installation de traitement comprend : - une série de tamis (54, 56) disposés les uns au-dessus des autres et dont la largeur de maille diminue du haut vers le bas, La deuxième extrémité de Ladite conduite (50) étant disposée de manière à déverser les matières circulant dans cette conduite (50) sur le premier tamis (54), - des moyens pour mettre en vibration l'ensemble des tamis (54, 56), - des moyens d'évacuation séparée des matières retenues par chacun des tamis, et - des moyens pour recycler dans la cuve (22) l'eau ayant traversé tous les tamis (54, 56). 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte en outre des moyens (26, 24) pour mouiller lesdits corps solides avant leur introduction dans la cuve (22). 4. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte en outre - un manchon (32) ouvert à ses deux extrémités et disposé sensiblement verticalement à l'intérieur de la cuve (22), et - une arrivée de gaz (34) disposée de manière à envoyer des bulles de gaz de bas en haut à L'intérieur du manchon (32). 5. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une conduite (82)d'arrivée d'eau débouchant tangentiellement dans la cuve (22) à L'intérieur de La masse d'eau (28).