Brevet FR2611419A1 — publié le 19880909

PROCEDE DE TRAITEMENT DE DECHETS ORGANIQUES ET INSTALLATION POUR SA MISE EN OEUVRE La présente invention a pour objet un procédé de traitement de déchets organiques, notamment des déjections d'animaux, et une installation pour sa mise en oeuvre. En raison de leur richesse en produits organiques, les déjections d'animaux ont, de tout temps, été utilisées pour l'enrichissement des sols. Toutefois, l'utilisation de ces déjections d'animaux a été moins importante au cours des dernières années en raison, d'une part, de la concurrence qu'ils ont subi de la part des engrais chimiques dont le prix de revient est relativement peu élevé et qui sont d'un emploi facile et, d'autre part, en raison de nouvelles règlementations sur l'hygiène et l'environnement. Généralement, les eaux résiduaires sont utilisées par épandage sur le sol, en raison de la faible concentration en matière sèche, notamment lorsqu'il s'agit de déjections de porc. I1 a été imaginé d'utiliser des procédés pour modifier la consistance de ces déjections d'animaux, pour neutraliser leur odeur, et augmenter leur teneur en matière sèche, en vue de faciliter leur utilisation. Cependant, les traitements imaginés et expérimentés n'ont pas été mis en oeuvre de façon pratique, en raison de leur prix de revient très élevé. Actuellement, les déjections d'animaux sont donc utilisées dans le cadre de la réalisation d'opérations de méthanisation en continu, ainsi que dans le cadre d'une méthanisation combinée avec l'élaboration de composts. La présente invention vise à remédier à ces inconvénients en fournissant un procédé permettant, dans des conditions économiques, une transformation directe de déchets organiques, tels que déjections d'animaux (porcs, bovins, ovins ou volailles) ou encore boues de stations d'épuration, en un compost se présentant sous une forme granuleuse, contenant une faible quantité d'eau, absolument sans odeur. Ce compost peut être utilisé à des fins de maraichage, horticulture, arboriculture et de grandes cultures. Ce procédé consiste à épandre les déchets en couches de faible épaisseur, à l'intérieur d'un bâtiment dont au moins une partie des parois et de la toiture est réalisée en une matière transparente ou translucide, puis à réaliser périodiquement le brassage de la matière avec déplacement de celle-ci. Ce procédé est intéressant car permettant, grâce à la conception de la couverture du bâtiment, d'utiliser au maximum l'énergie solaire, et d'assurer un processus de fermentation aérobie, compte tenu du fait que la matiere est épandue sous forme de couches de faible épaisseur et que ces couches sont périodiquement brassées, permettant d'amener en surface, c'est-à-dire en contact avec l'air, la matière se trouvant préalablement à la partie inférieure de la couche. Avantageusement, lorsqu'il est procédé à des épandages successifs de matières organiques, chaque opération d'épandage est conduite à partir d'un même point et sur une longueur inférieure à la longueur totale destinée à recevoir le produit, la longueur d'épandage étant au plus égale à 80 % de cette longueur, le brassage de la matière étant réalisée avec déplacement de celle-ci depuis l'extrémité amont de la zone d'épandage en direction de l'extrémité aval de celle-ci. Cette technique permet de disposer, en aval de la zone d'épandage proprement dite, d'une zone de stockage dans laquelle le produit, amené lors du processus de brassage, finit sa fermentation et se présente finalement sous forme de granulés. Afin d'améliorer les conditions d'oxygénation du produit, dans les régions très froides, et éventuellement afin de favoriser le séchage de celui-ci, il est possible d'insuffler de l'air à l'intérieur de la masse de matière. Il est ainsi obtenu, après une durée de fermentation d'environ trois semaines, un produit se présentant sous forme sèche, ayant une teneur en eau inférieure à 35 à 30 %. Ce procédé est avantageux car permettant l'obtention d'un compost dans des conditions économiques intéressantes, puisqu'utilisant i énergie solaire, ne nécessitant qu'une surface relativement faible pour le traitement du produit, sans dégagement d'odeur dans la phase de transformation, ni dans la phase finale de stockage. Ce procédé ne nécessite enfin qu'une manoeuvre réduite puisque, dans le cas d'une amenée permanente de lisiers, il peut être procédé à une ou deux 'opérations d'épandage par jour, chaque opération d'épandage étant suivie d'une opération de brassage et de déplacement de la matière. I1 est à noter qu'en fonction des matières organiques utilisées, il peut être avantageux de régler le taux d'humidité, en ajoutant de la paille hachée si le produit possède une consistance trop liquide. Un excès d'humidité du produit peut également être compensé par une insufflation forcée d'air. Dans le cas d'installations situées dans des pays où la température est particulièrement élevée, conduisant à une dessiccation trop rapide de la matière, celle-ci peut être arrosée à l'aide de liquide, tel que de l'urine des animaux dont les fécès sont utilisés. Une installation pour la mise en oeuvre de ce procédé comprend un bâtiment de forme générale allongée dont une partie au moins des murs et de la toiture est réalisée en un matériau transparent ou translucide, par exemple en polyester armé de fibres de verre, le sol du bâtiment étant équipé d'une piste pour épandage et la fermentation des matières organiques, délimitée par deux murettes parallèles reliées l'une à l'autre par deux tronçons de murettes d'extrémité, de forme semi-circulaire, et séparées l'une de l'autre par une murette centrale, disposée parallèlement aux murettes latérales, à mi-distance de celle-ci, et d'une longueur inférieure à la longueur des murettes latérales, afin de ménager, entre chacune de ses extrémités et le tronçon de murette semi-circulaire correspondant, un espace égal à la distance entre la murette centrale et chaque murette latérale, la murette centrale et les murettes latérales servant de chemins de roulement à une machine d'épandage et de brassage de la matière. En pratique, épandage sur la piste est toujours réalisé dans le même sens à partir d'un même point de référence, et le brassage est réalisé à partir de ce même point, au-delà même de la longueur d'épandage, l'un des tronçons de murettes d'extrémité situé à proximité du point du début d'épandage étant muni d'une ouverture pour l'évacuation du compost dont la fermentation est terminée. Les trois murettes ont une hauteur de l'ordre de 0,70 mètre, ce qui permet une hauteur d'épandage en couches successives de l'ordre de 0,50 mètre. En outre, il est ménagé un passage de l'ordre de 0,50 mètre à un mètre entre chaque murette extérieure et la paroi correspondante du bâtiment, afin de permettre le passage du personnel et les interventions éventuelles sur le matériel. Le bâtiment peut se présenter sous forme de serre de forme sensiblement semi-circulaire ou comporter une charpente formée de portiques parallèles supportant une toiture et des parois verticales. Dans tous les cas, il est important de prévoir des parties ouvrantes en toiture, ou dans les parois latérales pour accélérer l'évaporation de l'eau contenue dans les matières organiques et accélérer le processus de fermentation en période cstivale. La machine d'épandage et de brassage de la matière organique comprend un châssis de largeur correspondant sensiblement à la distance entre la murette centrale et une murette latérale équipée, à ses deux extrémités, de deux trains de roues motorisés, destinés à prendre appui, pour le premier, sur la murette centrale et, pour le second, sur une murette latérale, ce châssis comprenant, d'une part, des moyens d'épandage de la matière organique et, d'autre part, des moyens permettant de brasser celle-ci et de la faire avancer sur la piste à partir du point d'épandage. Avantageusement, le train de roues de la machine, en appui sur la murette centrale comprend des roues à gorges engagées sur la branche centrale d'un profilé en T recouvrant ladite murette, tandis que le train de roues en appui sur une murette latérale comprend des roues de forme cylindrique prenant appui sur l'âme d'un profilé en U recouvrant la face supérieure des murettes latérales et d'extrémité. Selon une autre caractéristique de l'invention, la murette centrale est prolongée, à chacune de ses extrémités, par un tronçon de rail de section en T, identique à celui monté sur la murette centrale, de longueur au moins égale à la longueur de la machine d'épandage et de brassage, monté en son centre sur une colonne verticale susceptible de pivotement autour de son axe, et équipé de moyens de verrouillage dans le prolongement de la murette centrale, le train de roues prenant appui sur la murette centrale étant associé à des moyens assurant leur blocage en rotation lorsque ce train de roues est en appui sur l'un des rails situé dans le prolongement de la murette centrale. En pratique, lorsque la machine arrive à une extrémité d'un tronçon rectiligne de piste, le train de roues intérieur se trouvant sur un tronçon de rail pivotant, et seules les roues extérieures demeurant entraînées, I'appareil pivote au niveau de l'extrémité arrondie de la piste jusqu'à ce que, le tronçon de rail ayant pivoté de 1800, la machine se trouve dans l'axe de l'autre tronçon rectiligne de piste. La machine comporte un palpeur qui, actionné par un élément fixe de chaque tronçon de rail situé dans le prolongement de la murette centrale, provoque le blocage du train de roues en appui sur le tronçon de rail considéré, et le déverrouillage de ce tronçon de rail par rapport à la murette centrale, un autre palpeur commandant, lorsque le tronçon de rail a effectué une rotation de 1800, le verrouillage dudit tronçon dans le prolongement de la murette centrale et le déblocage du train de roues correspondant, permettant alors l'entraînement de ce dernier en synchronisme avec l'autre train de roues. La machine d'épandage comprend un réservoir de largeur correspondant sensiblement à celle de la machine, subdivisé en plusieurs trémies à parois convergentes vers le bas, dans le fond de chacune desquelles est disposée une vis sans fin qui, orientée dans le sens de déplacement de la machine, assure l'épandage du produit. Dans cette machine, les moyens de brassage sont constitués, d'une part, par un arbre entraîné en rotation, décalé axialement par rapport au réservoir et disposé horizontalement dans le sens de la largeur de la machine, portant une pluralité de griffes courbes, régulièrement réparties et, d'autre part, par deux vis sans fin verticales décalées axialement par rapport à l'arbre horizontal et situées à proximité des extrémités de celui-ci. Le mouvement de l'arbre horizontal assure une aération de la masse de matière organique par le brassage qu'elle procure à celle-ci. En outre, les griffes agissant à la façon de pelles, assurent le déplacement de la matière jusqu'à lui faire parcourir au cours d'opérations successives, la totalité de la longueur de la piste. II est à noter que le moteur d'entraînement en mouvement de la machine est associé à des moyens de régulation de la vitesse de celle-ci, la vitesse d'épandage étant sensiblement supérieure à la vitesse de brassage qui est limitée à environ un mètre par seconde. Enfin, il est possible d'équiper le sol de la piste de buses reliées à des conduits d'amenée d'air permettant une amélioration de l'oxygénation et favorisant l'évaporation de l'eau contenue dans le produit. 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'exemple non limitatif, une forme d'exécution de cette installation Figure 1 en est une vue en perspective, le bâtiment étant partiellement arraché Figure 2 en est une vue de dessus, le bâtiment étant partiellement arraché ; Figures 3 et 4 sont deux vues en perspective de la machine d'épandage et de brassage de la matière organique sous deux angles différents. L'installation, représentée au dessin, comprend un bâtiment 2 de forme générale allongée, et plus précisément rectangulaire qui, dans le cas présent, est constitué par une serre de forme sensiblement semi-cylindrique. Cette serre est équipée d'un certain nombre d'arceaux 3 parallèles recouverts par des éléments en matériau translucide, tels que des panneaux 4 en polyester armé de fibres de verre. A I'intérieur de cette serre 2 sont disposées deux murettes 5 parallèles, chacune d'une hauteur d'environ 0,70 mètre, reliées l'une à l'autre par deux tronçons de murettes 6 de forme semi-cylindrique, dont l'un présente une porte 7. Entre les deux murettes 5 qui sont disposées à une distance des parois de la serre de l'ordre de 0,5 à 1 mètre, est construite une murette centrale 8 de même hauteur. La murette 8 est de longueur inférieure à celle des murettes 5, et est prolongée, à chacune de ses extrémités, par deux tronçons de rail 9 chacune solidaire d'une colonne verticale 10 pivotant autour de son axe, qui est situé à une distance du tronçon de murette semi-cylindrique égale à la distance entre la murette centrale et une murette latérale. Ces différentes murettes délimitent une piste dans laquelle peuvent être déversés les fécès à traiter en couches successives sur une épaisseur de l'ordre de 50 centimètres. Il est à noter que la murette centrale 8 est revêtue d'un profilé métallique 12 en forme de T dont la branche centrale 13 est tournée vers le haut, un profilé de même type équipant chaque tronçon de rail 9. Pour leur part, les murettes 5 et les tronçons de murettes 6 les raccordant sont recouvertes d'un profilé métallique en U 11 dont les branches sont tournées vers le bas. La murette centrale 8 et les deux murettes latérales 5 servent de chemins de roulement et de guidage pour une machine d'épandage 14. Cette machine 14, représentée plus en détails aux figures 3 et 4 comprend un châssis 15 de largeur correspondant sensiblement à la distance entre la murette 8 et une murette 5, dont les extrémités sont équipées de deux trains de roues, le train prenant appui sur la murette centrale 8 comportant des roues à gorges 16, tandis que le train prenant appui sur les murettes extérieures 5, 6, comporte des roues 17 cylindriques. Ce châssis est équipé d'un moteur, dont le capot 21 est représenté au dessin, susceptible d'entraîner les deux trains de roues 16, 17 à deux vitesses différentes, vitesse d'épandage et vitesse de brassage, le train de roues 16 étant entraîné par l'intermédiaire d'un embrayage électromagnétique permettant leur désaccouplement du moteur. Le châssis est équipé d'un réservoir 18 se présentant sous la forme de plusieurs trémies 19 juxtaposées dans le sens de la largeur, dont le fond ouvert de chacune est équipé d'une vis sans fin 20 orientée dans le sens de déplacement de la machine. Ces vis sans fin sont entraînées par une chaîne à partir d'un même moteur 22. Cet agencement permet un écoulement parfait de la matière en phase d'épandage en évitant tout effet de voûte à l'intérieur du réservoir qui perturberait ou empêcherait l'écoulement de la matiere. Le réservoir 18 est rempli à l'aide d'un dispositif d'alimentation désigné par la référence générale 23, disposé au-dessus de la zone de circulation de la machine en un point fixe du bâtiment, relié à un convoyeur 29 de déplacement des produits. Sur le châssis de la machine est également monté un arbre 24, entraîné en rotation, décalé axiale ment par rapport au dispositif d'épandage, disposé horizontalement et dans le sens de la largeur, équipé de griffes courbes 25 régulièrement réparties sur sa longueur et sur sa périphérie. Le châssis porte également deux vis sans fin verticales 26 entraînées en rotation et disposées à proximité des extrémités de l'arbre 24. En pratique, la machine se trouvant sous le dispositif d'alimentation 23, il est procédé au remplissage du réservoir 18 en matière organique. La machine est alors déplacée à vitesse constante pour réaliser l'opération d'épandage au cours de laquelle les vis sans fin 20 sont entraînées en rotation. Cèt épandage est réalisé au plus sur 80 % de la longueur de la piste. Il est à noter que, lorsque la machine arrive à une extrémité d'un tronçon rectiligne de la piste, le train de roues 16 prend appui sur un tronçon de rail 9. Une butée 27 solidaire du tronçon de rails actionne alors un palpeur solidaire de la machine qui provoque le blocage des roues 16 et la libération d'une gâche électrique 28 maintenant le tronçon de rail 9 en alignement avec la murette centrale 8. Compte tenu du mouvement des roues extérieures 17, sur le tronçon de murette semi-cylindrique 6, le tronçon de rail 9 pivote autour d'un axe vertical, assurant ainsi le changement de direction de la machine et sa mise en alignement avec l'autre tronçon rectiligne de la piste. Lorsque le tronçon de rail 9 considéré a pivoté de 1800, un palpeur assure le verrouillage de ce tronçon par la gâche électrique 28, ainsi que l'embrayage du train de roues 16. Après épandage, la machine est ramenée au point de départ, à partir duquel est effectuée une opération de brassage sur toute la longueur de la piste. Le mouvement des griffes 25 assure l'aération du produit, ainsi qu'un déplacement de matière dans le sens de l'avance de la machine. La matière avançant ainsi peu à peu lors de chaque opération de brassage, une certaine quantité de matière ayant subi une fermentation totale, se trouve à proximité de l'extrémité de la piste située près de la porte par laquelle elle peut être extraite. Au cours du mouvement de brassage, les vis sans fin verticales 26 tournant à proximité des murettes 5 et 8, évitent tout phénomène de compactage à ce niveau pouvant être occasionné par le mouvement de l'arbre 24 et des griffes 25 qui lui sont associées. Le cycle de fermentation dure environ 20 à 25 jours, période à l'issue de laquelle de la matière se présentant initialement sous forme de lisier, se trouve sous la forme d'un compost contenant moins de 35 % à 30 % d'eau, et ne possèdant absolument aucune odeur nauséabonde. Comme il va de soi, I'invention ne se limite pas au seul mode de mise en oeuvre de ce procédé, ni à la seule forme d'exécution de cette machine, décrits ci-dessus à titre d'exemples ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes de réalisation. REVENDICATIONS 1. - Procédé de traitement de déchets organiques, caractérisé en ce qu'il consiste à épandre les déchets en couches de faible épaisseur, à l'intérieur d'un bâtiment dont au moins une partie des parois et de la toiture est réalisée en une matière transparente ou translucide, puis à réaliser périodiquement le brassage de la matière avec déplacement de celle-ci. 2. - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, lorsqu'il est procédé à des épandages successifs de matières organiques, chaque opération d'épandage est conduite à partir d'un même point et sur une longueur inférieure à la longueur totale destinée à recevoir le produit, la longueur d'épandage étant au plus égale à 80 % de cette longueur, le brassage de la matière étant réalisé avec déplacement de celle-ci depuis l'extrémité amont de la zone d'épandage en direction de l'extrémité aval de celle-ci. 3. - Procédé selon l'une quelconque des revendications I et 2, caractérisé en ce qu'il consiste à insuffler de l'air à l'intérieur de la masse de matière organique. 4. - Installation pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce qu'elle comprend un bâtiment (2) de forme générale allongée dont une partie au moins des murs et de la toiture est réalisée en un matériau (4) transparent ou translucide, par exemple en polyester armé de fibres de verre, le sol du bâtiment étant équipé d'une piste pour l'épandage et la fermentation des matières organiques, délimitée par deux murettes parallèles (5) reliées l'une à l'autre par deux tronçons de murettes d'extrémité (6), de forme semi-circulaire, et séparées l'une de l'autre par une murette centrale (8), disposée parallèlement aux murettes latérales, à mi-distance de celles-ci, et d'une longueur inférieure à la longueur des murettes latérales, afin de ménager entre chacune de ses extrémités et le tronçon de murette semi-circulaire correspondant, un espace égal à la distance entre la murette centrale et chaque murette latérale, la murette centrale et les murettes latérales servant de chemins de roulement à une machine d'épandage et de brassage de la matière. 5. - Installation selon la revendication 4, caractérisée en ce que la machine d'épandage et de brassage de la matière organique comprend un châssis (15) de largeur correspondant sensiblement à la distance entre la murette centrale et une murette latérale équipée, à ses deux extrémités, de deux trains de roues (16, 17) motorisés, destinés à prendre appui pour le premier sur la murette centrale (8) et, pour le second, sur une murette latérale (5), ce châssis comprenant, d'une part, des moyens d'épandage de la matière organique et, d'autre part, des moyens permettant de brasser celle-ci et de la faire avancer sur la piste à partir du point d'épandage. 6. - Installation selon la revendication 5, caractérisée en ce que le train de roues (16) de la machine, en appui sur la murette centrale comprend des roues (16) à gorges engagées sur la branche centrale (13) d'un profilé (12) en T recouvrant ladite murette (8), tandis que le train de roues (1i) en appui sur une murette latérale (5i comprend des roues de forme cylindrique prenant appui sur l'âme d'un profilé en U (11) recouvrant la face supérieure des murettes latérales (5) et d'extrémité (6). 7. - Installation selon la revendication 6, caractérisée en ce que la murette centrale (8) est prolongée, à chacune de ses extrémités, par un tronçon de rail (9) de section en T, identique à celui monté sur la murette centrale, de longueur au moins égale à la longueur de la machine d'épandage et de brassage, monté en son centre sur une colonne verticale (10) susceptible de pivotement autour de son axe, et équipé de moyens de verrouillage (28) dans le prolongement de la murette centrale, le train de roues (16) prenant appui sur la murette centrale (8) étant associé à des moyens assurant leur blocage en rotation lorsque ce train de roues est en appui sur l'un des rails (9) situé dans le prolongement de la murette centrale (8). 8. - Installation selon la revendication 7, caractérisée en ce que la machine comporte un palpeur qui, actionné par un élément fixe (27) de chaque tronçon de rail (9) situé dans le prolongement de la murette centrale (8), provoque le blocage du train de roues (16) en appui sur le tronçon de rail considéré, et le déverrouillage de ce tronçon de rail par rapport à la murette centrale (8), un autre palpeur commandant, lorsque le tronçon de rail a effectué une rotation de 1800, le verrouillage dudit tronçon dans le prolongement de la murette centrale (8) et le déblocage du train de roues (16) correspondant, permettant alors l'entraînement de ce dernier en synchronisme avec l'autre train de roues. 9. - Installation selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, caractérisée en ce que la machine d'épandage comprend un réservoir (18) de largeur correspondant sensiblement à celle de la machine, subdivisé en plusieurs trémies (19) à parois convergentes vers le bas, dans le fond de chacune desquelles est disposée une vis sans fin (20) qui, orientée dans le sens de déplacement de la machine, assure l'épandage du produit. 10. - Installation selon l'une quelconque des revendications 6 à 9, caractérisée en ce que les moyens de brassage sont constitués, d'une part, par un arbre (24) entraîné en rotation, décalé axialement par rapport au réservoir (18) et disposé horizontalement dans le sens de la largeur de la machine, portant une pluralité de griffes courbes (25), régulièrement réparties et, d'autre part, par deux vis sans fin verticales (26) décalées axiale ment par rapport à l'arbre horizontal et situées à proximité des extrémités de celui-ci.