Brevet FR2653688A1 — publié le 19910503

La présente invention a pour objet un procédé de prétraitement des déchets de matière organique et de séchage de déchets lombricompostés et un dispositif pour sa mise en oeuvre. On entend par déchets, toute partie d'une matière rejetée comme inutilisable ou inconsommable provenant d'usage domestique ou industriel. I1 est connu de procéder à une opération destinée à rendre hygiènique les déchets lors de leur traitement. Cette opération vise, tout d'abord, à réduire sensiblement les agents pathogènes pour l'homme, les animaux et les plantes. Ces agents pathogènes et/ou vecteurs de maladie, sont apportés avec ces déchets à traiter, et se multiplient généralement à l'intérieur de ce milieu. Ensuite cette opération favorise l'élimination des animaux ravageurs des cultures et/ou prédateurs des lombriciens utilisés lors de l'opération de lombricompostage qui consiste en une action synergique de dégradation et d'aération du substrat de déchets de matière organique par des micro-organismes et les lombriciens. De plus, elle permet de réduire les graines des plantes adventices, de maniere à éviter toute infection ultérieure des jardins ou des cultures par l'apport de ce compost. Enfin, elle annihile les odeurs nauséabondes résultant de l'état du substrat de déchets lors de son arrivée aux différentes opérations qu'il doit subir pour son traitement. Différents traitements sont actuellement connus pour hygièniser ces déchets. Notamment, il est fréquemment procédé à une désinfection totale de ce substrat de déchets. Cette désinfection est réalisée soit par voie physique, c'est à dire par chauffage, ce qui est très onéreux car il est nécessaire d'avoir recours à des installations consommant beaucoup d'énergie, soit par voie chimique, c'est à dire par adjonction à ce substrat :ie substances antibiotiques et stérilisantes dont certaines sont polluantes. Or, de telles désinfections stérilisent également la matière organique support en détruisant notamment la micro-faune et la micro-flore nécessaires à sa dégradation ultérieure en humus. De cette façon, la matière organique perd toutes ses propriétés de réactivité biologique, et il est difficile de la transformer ultérieurement en amendement du type compost. Pour remédier à ces inconvénients, la présente invention vise à fournir un procédé de prétraitement des déchets de matière organique et bye séchage des déchets lombricompostés et un dispositif pour sa mise en oeuvre qui permettent une destruction des agents pathogènes grâce à un compostage accéléré suivi d'une déssiccation par chauffage à une température adaptée, tout en étant simples à mettre en oeuvre. Ce procédé pour rendre hygiènique le compostage des déchets et le séchage des déchets lombricompostés fait appel, d'une part au chauffage à une température adaptée et d'autre part à une antibiose par développement déphasé des pathogènes, ce qui permet d'obtenir une bonne hygiène du compost et du lombricompost, grâce à la succession de trois étapes successives. A cet effet, le procédé de prétraitement des déchets de matière organique et le séchage des déchets lombricompostés consiste - à rendre hygiènique par phénomène de compostage contrôlé le substrat de déchets organiques - à faire subir une opération de lombricompostage à ce substrat - à rendre hygiènique par séchage le substrat des déchets organiques lombricompostés. La première étape est une étape de compostage classique du substrat de matière organique qui s'échauffe spontanément lorsqu'il est entassé. Cette étape élimine les animaux, les mauvaises graines, et la plupart des germes pathogènes, seules les formes de spores peuvent résister à de telles températures. Toutefois, le développement successif à des températures différentes, permet le développement des flores mesophiles puis thermophiles de manière à assurer un mélange d'antibiose accroissant les conditions de germination de ces spores, ce qui entraîne la destruction des spores en raison de leur germination déphasée. La deuxième étape est une étape de lombricompostage à partir du substrat composté. La troisième étape est une étape de séchage à une température de 60 à 75"C du lombricompost obtenu après une étape de lombricompostage dans une unité adaptée. L'énergie calorifique nécessaire au chauffage provient de la récupération de l'énergie libérée lors de l'étape de compostage de ces déchets. Suivant une caractéristique de l'invention, l'étape de compostage contrôlée du substrat de déchets organiques consiste - à trier, mélanger et broyer de manière continue ou séquentielle et selon une périodicité préétablie les divers constituants du substrat de déchets - à canaliser dans une enceinte ce substrat - à humidifier différentiellement les particules de ce substrat de manière continue ou selon une périodicité en phase avec celle du mélange - a aérer de manière continue ou séquentielle ce substrat. Un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé comprend une succession d'enceintes de compostage adjacentes à des enceintes de séchage, chacune de ces enceintes comportant des moyens mécaniques d'entraînement et d'aération de manière séquentielle et selon une périodicité préétablie, des moyens de transfert thermique de l'énergie calorifique étant prévus afin de récupérer l'énergie libérée par le compost pour permettre le séchage du lombricompost. Ce dispositif permet de réaliser une économie importante d'énergie, grâce à la chaleur récupéré, provenant du compost des déchets de matière organique, qui est réutilisée pour le séchage du lombricompost. Selon une caractéristique de l'invention, l'enceinte de compostage et de séchage comporte une succession de planchers supportant des barres régulièrement espacées, ces planchers étant superposés en ayant une longueur inférieure à celle de l'enceinte, tout en étant disposés en quinconce et en offrant une surface de recouvrement, de façon à permettre la libre circulation des déchets à composter lors de la chute par gravité d'un plancher sur celui disposé en dessous. Selon une autre caractéristique de l'invention, les planchers supportant les barres situées à proximité de l'extrémité supérieure de l'enceinte, sont constitués par un matériau bon conducteur thermique. Cela permet d'accélérer l'amorce de la thermogénèse initiale et de cette façon d'obtenir une activité biologique maximale avec un gradiant croissant de J'extrémité inférieure à l'extrémité supérieure de l'enceinte. Avantageusement, chacune de ces barres comporte des pales, disposées régulièrement et symétriquement sur sa périphérie. Ces pales permettent d'aérer et d'homogéniser le mélange de substrat de matière organique, ainsi que de favoriser le broyage d'éventuels agglomérats qui se seraient formés. De plus, ces pales favorisent le guidage de cette matière organique au cours de son cheminement à l'intérieur de l'enceinte de compostage ou de séchage. Selon une autre caractéristique de l'invention, un dispositif d'humidification différentielle placé dans la partie médiane de l'enceinte de compostage permet une humidification contrôlée et adaptée à une périodicité préétablie ou en continue du substrat de déchets organiques en cours de compostage. Ce dispositif d'humidification différentielle grâce à l'intersection du cône de liquide dans lequel se trouve des gouttelettes de liquide émis par une buse et du volume de particules de matière organique en compostage permet une humidification proportionnelle à la surface de contact. Cette humidification est ainsi relativement homogène et réalisée en quantité suffisante de manière à éviter toute dégradation anaérobie. Selon une autre caractéristique de l'invention, une pompe à air refoule une quantité d'air contrôlée, de manière séquentielle et selon une périodicité préétablie ou en continue, par un orifice débouchant à l'intérieur des enceintes de manière à permettre une meilleure aération du compost ou du lombricompost. La quantité d'air envoyée à l'intérieur des enceintes est telle qu'elle est fonction soit du besoin de substrat en phase de compostage, ce qui est favorise sa dégradation en augmentant l'efficacité des dégradations aérobies, soit des besoins du lombricompost, ce qui augmente la rapidité de son séchage. I1 est à noter que la circulation du flux d'air peut être faîte, soit dans le même sens que la circulation de la matière organique au cours du compostage ou du lombricompostage, soit en sens inverse. Avantageusement, une pompe aspirante dans le cas où le mouvement de l'air s'effectue du haut vers le bas de l'enceinte, absorbe les éventuels dégagements nauséabonds pouvant provenir, d'une part de la dégradation du compost en phase finale de thermogénèse, et d'autre part du séchage du lombricompost. De plus, cette ventilation, en circuit fermé, permet de maintenir une température importante dans toutes les enceintes. I1 est à noter qu'il est possible de permettre le compostage de la matière organique à l'intérieur de l'enceinte de compostage par entraînement par gravité du substrat de déchets organiques en phase de compostage. Des trappes ouvrables séquentiellement permettent alors de contrôler cette chute. De plus, il s'avère qu'il est de cette façon possible d'envisager le déplacement relatif plus ou moins important du substrat de déchets en phase de compostage. Selon une autre caractéristique de l'invention, la paroi commune entre les enceintes de compostage et celles de séchage est réalisée en un matériau thermiquement conducteur de manière à permettre l'utilisation de l'énergie calorifique dégagée par le compostage pour sécher le lombricompostage. Selon une variante d'exécution de la première forme de réalisation du dispositif, les parois communes aux enceintes de compostage et de séchage comportent des tubes dans lesquels circule un fluide caloporteur dont l'énergie calorifique est fournie par la chaleur dégagée par le compostage du substrat de déchets organiques. Selon une caractéristique d'une autre forme simple de réalisation de l'invention, les moyens mécaniques d'entraînement sont constitués par des barres de poussées longitudinales entraînées par une chaîne ou un câble. Avantageusement ces barres de poussée peuvent être articulées en épis autour de leur axe. Selon une autre caractéristique de la variante de réalisation de l'invention, une pompe à air envoie de l'air à l'intérieur d'une canalisation située le long de la course des barres de poussée, cette canalisation comportant des lumières régulièrement espacées, de manière à autoriser la libération de cet air, selon un débit et à des intervalles constants, sur le substrat de déchets organiques. Avantageusement, des clapets mobiles permettent de régler le débit de l'air par une obturation plus ou moins importante de ces lumières. Cette régulation du débit de l'air, autorise suivant la nature du substrat de matière organique à traiter, une bonne dégradation aérobique, de même qu'elle favorise le séchage du lombricompost. Selon une autre caractéristique de l'invention, un condenseur placé au niveau de l'enceinte de séchage permet de refroidir l'air par l'eau et de récupérer l'eau d'évaporation. Ce dispositif permet, d'une part de recycler l'air provenant des enceintes de séchage tout en favorisant l'absorption d'éventuelles odeurs produites par la partie la plus chaude, et d'autre part de récupérer l'eau d'évaporation. Ce condenseur est directement refroidi par de l'eau froide injectée dans l'air chaud humide incident, ce qui autorise un abaissement important de l'humidité relative de l'air recyclé. 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'exemples non limitatifs deux formes de réalisation du dispositif pour la mise en oeuvre du procédé de prétraitement des déchets de matière organique et de séchage des déchets lombricompostés, selon l'invention. Figure 1 est une vue extérieure d'une enceinte de séchage intercallée entre deux enceintes de compostage. Figure 2 est une vue en coupe d'une de ces enceintes. Figure 3 est une vue en perspective d'une variante d'exécution des moyens d'entraînement. Figure 4 est une vue d'une variante des barres en disposition épis en position ouverte. Figure 5 est une vue d'une variante de ces barres en disposition épis en position fermée. Figure 6 est une vue en perspective dtun mode de séchage par tubes caloporteurs. Figure 7 est une vue d'un condenseur. La figure 2 représente une vue en coupe d'une enceinte 1 dont les parois 2 sont isolées et qui comporte une ouverture 3 de manière à autoriser l'introduction, par des moyens mécaniques adaptés non représentés sur cette figure, du substrat de déchets de matière organique à traiter. Cette enceinte 1 comprend une succession de planchers 4 disposés en quinconce les uns en dessous des autres. Ces planchers 4 superposés, régulièrement espacés comportent des barres 5 qui sont terminées par des pales 5a, faisant saillie, de manière à favoriser l'aération et l'homogéni- sation de ce substrat de déchets à traiter ainsi que de favoriser la désagrégation d'éventuels agglomérats qui se seraient formés. De plus, ces pales 5a favorisent le guidage du substrat de la matière organique au cours de son cheminement à l'intérieur de l'enceinte 1. Un dispositif d'humidication différentielle 6 disposé dans la partie médiane de l'enceinte 1 permet une humidification contrôlée et adaptée, à une périodicité préétablie, du substrat de déchets en cours de compostage, grâce à un flux de liquide émis par une buse 7 et à l'intersection du cône de flux du liquide avec le volume du substrat tombant par gravité sous une trajectoire rectiligne. Le liquide en excès est récupéré à l'intérieur d'un receptacle 8 de manière à éviter toute diffusion indésirable de ce liquide. Une pompe à air 9, disposée dans le bas de l'enceinte, refoule de l'air par un orifice 10 prévu et ménagé dans la paroi 2 de cette enceinte 1, en sens inverse du trajet suivi par le substrat de déchets de matière organique au cours de son traitement, comme représenté en traits mixtes sur la figure, de manière séquentielle et selon une périodicité préétablie afin de permettre une meilleure aération du compost ou du lombricompost. Une pompe aspirante, non représentée sur cette figure, absorbe les éventuels dégagements d'odeurs nauséabondes pouvant provenir de la dégradation du compost en phase finale de thermogénèse ou du séchage du composte. Cette ventilation en circuit fermé, réalisée uniquement dans le cas de l'étape de séchage des déchets lombricompostés, permet de cette façon de maintenir une température importante dans toute l'enceinte. Les déchets de matière organique compostée ou le lombricompost sont évacués vers l'extérieur par l'extrémité d'une barre 5 disposée dans le bas de l'enceinte 1 grâce à une ouverture 1 1 ménagée dans la paroi de cette enceinte 1. Comme représenté à la figure I, la disposition des enceintes est telle que l'enceinte de séchage 12 est insérée entre deux enceintes 13 de compostage. La paroi 14 commune entre ses enceintes 12,13 est réalisée en un matériau bon conducteur thermique de manière à réaliser la diffusion de la chaleur dégagée par le compostage et à permettre son utilisation pour le séchage du lombricompost. Selon une variante d'exécution, comme représenté à la figure 6, des tubes 15, agencés de manière connue, et dans lesquels circule un fluide caloporteur, permettent de transférer l'énergie calorifique de l'enceinte de compostage 13 à l'enceinte de séchage 14 correspondante. Une pompe 16 permet de réguler le débit de ce fluide en fonction de la température désirée pour le séchage. Ce type de dispositif permet de cette façon de réaliser une économie importante en énergie. Selon une variante d'exécution simple de l'invention, comme plus particulièrement représenté à la figure 3, les moyens d'entraînement 17 du substrat de déchets organiques à composter ou lombricomposter sont constitués par des barres 18 de poussée, actionnées par une chaîne 18a. Comme plus particulièrement représenté à la figure 4, en position ouverte, ces barres 18 peuvent être réglables en épis 20 en fonction de la quantité du substrat à transporter, tandis qu'en position fermée, comme représenté à la figure 5, elles glissent généralement sous le substrat. Ces barres 18 sont mobiles en translation le long d'une canalisation 21 comportant des lumières 22. Une pompe 23 placée en bout de ce tube envoie de 1 'air à l'intérieur de celui-ci. Ces lumières 22 sont obturables partiellement par des clapets 24 de manière à assurer une régulation du débit de l'air en fonction du besoin du substrat. La figure 7 représente un condenseur 25 placé au niveau de l'enceinte de séchage et qui permet de refroidir l'air par l'eau et de récupérer l'eau d'évaporation. Ce condenseur 25 comporte à son extrémité supérieure une buse 26 répartitrice de l'eau refroidie. Dans sa partie basse, une ouverture 27 ménagée dans sa paroi, permet l'arrivée d'air humide et chaud à une humidité relative de 70"C selon un débit préétabli. Cet air humide et chaud permet la condensation de l'air froid sur des solides 28 augmentant la surface d'échange air-eau, chimiquement connus et disposés à l'intérieur de ce condenseur 25. Dans la partie haute, une ouverture 29 permet la sortie de l'air froid et séché à une humidité relative de 30"C selon un débit en phase avec celui de l'entrée de l'air humide et chaud. L'eau condensée, qui est portée à une température de l'ordre de 30"C est évacuée par un conduit 30 ménagé dans l'extrémité inférieure de ce condenseur 25.Ce type de condenseur 25 permet de travailler en circuit fermé au niveau de l'installation mettant en oeuvre le dispositif et évite ainsi une utilisation importante d'eau nécessaire au traitement des déchets. Le procédé de traitement des déchets de matière organique et de séchage des déchets lombricompostés, se déroule comme décrit ci-dessous. La matière organique à composter est introduite, par des moyens mécaniques adpatés non représentés sur les figures, à l'intérieur d'une ouverture 3 d'entrée de l'enceinte 1 à compostage. Ces substrats de déchets organiques sont convoyés à l'intérieur de l'enceinte par des planchers 4 supportant des barres 5 et disposés en quinconce les uns en dessous des autres. Ces barres 5 grâce à des pales 5a disposées régulièrement sur ceux-ci, assurent le mélange de ces déchets. Dans la partie médiane de l'enceinte de compostage 12, ce substrat de déchets organiques en compostage subit une humidification différentielle selon une périodicité préétablie ou continue, par l'intersection de la trajectoire rectiligne sous l'effet de la gravité de la chute de ce substrat avec un cône de liquide émis suivant une trajectoire parabolique par une buse 7. Enfin, dans la partie basse de l'enceinte 12,13, ce substrat subit une aération de manière séquentielle ou continue de façon à accélérer la dégradation aérobie du compost ou le séchage du lombricompost. Le substrat est ensuite convoyé par des moyens mécaniques adaptés, non représentés sur ces figures, soit vers une unité de lombricompostage, soit vers une unité de stockage du lombricomost séché. L'énergie calorifique libérée par le compostage est récupérée pour le séchage et pour hygiéniser les déchets organiques lombricompostés de manière à assurer un fonctionnement du dispositif se régulant thermiquement en circuit fermé. Comme il va de soi, l'invention ne se limite pas à la seule forme d'exécution pour la mise en oeuvre du procédé de traitement des déchets de matière organique et de séchage des déchets lombricompostés qui a été décrit à titre d'exemple, elle en embrasse au contraire toutes les variantes de réalisation et d'application en respectant le même principe. C'est ainsi que l'on ne s'éloignera pas du cadre de l'invention par une modification de la disposition des enceintes, ni par le nombre, ou par l'utilisation d'autres moyens pour convoyer le substrat. REVENDICATIONS 1 - Procédé de prétraitement des déchets de matière organique et de séchage des déchets lombricompostés, caractérisé en ce qu'il consiste - à rendre hygiènique par phénomène de compostage contrôlé le substrat de déchets organiques - à faire subir une opération de lombricompostage à ce substrat - à rendre hygiènique par séchage le substrat des déchets organiques lombricompostés. 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étape de compostage contrôlée du substrat de déchets organiques consiste - à tirer, mélanger et broyer de manière continue ou séquentielle et selon une périodicité préétablie les divers constituants du substrat de déchets - à canaliser dans une enceinte ce substrat - à humidifier différentiellement les particules de ce substrat de manière continue ou selon une périodicité en phase avec celle du mélange - à aérer de manière continue ou séquentielle ce substrat. 3 - Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend une succession d'enceintes de compostage (12) adjacentes à des enceintes de séchage (13), chacune de ses enceintes (12,13) comportant des moyens mécaniques d'entraînement et d'aération de manière séquentielle et selon une périodicité préétablie, des moyens de transfert thermique de l'énergie calorifique étant prévus afin de récupérer l'énergie libérée par le compost pour permettre le séchage du lombricompost. 4 - Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'enceinte de compostage (12) et de séchage (13) comporte une succession de planchers (4) supportant des barres (5) régulièrement espacées, ces planchers (4) étant superposés en ayant une longueur inférieure à celle de l'enceinte (1), tout en étant disposés en quinconce et en offrant une surface de recouvrement, de façon à permettre la libre circulation des déchets à composter lors de la chute par gravité d'un plancher sur celui disposé en dessous. 5 - Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que les planchers (4) supportant les barres (5), situées à proximité de l'extrémité supérieure de l'enceinte (1), sont constitués par un matériau conducteur thermique. 6 - Dispositif selon l'une des revendications 4 et 5, caractérisé en ce que chacune de ses barres (5) comporte des pales (5a) disposées régulièrement et symétriquement sur sa périphérie. 7 - Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé, selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'un dispositif (6) d'humidification différentielle placé dans la partie médiane de l'enceinte de compostage (12) permet une humidification contrôlée et adaptée à une périodicité préétablie du substrat de déchets organiques en cours de compostage. 8 - Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'une pompe à air (9) refoule une quantité d'air contrôlé, de manière séquentielle et selon une périodicité préétablie ou en continue, par un orifice (10) débouchant à l'intérieur de l'enceinte (1) de manière à permettre une meilleure aération du compost ou du lombricompost. 9 - Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que la paroi (14) commune entre les enceintes de compostage (12) et de séchage (13) est réalisée en un matériau thermiquement conducteur de manière à permettre l'utilisation de l'énergie calorifique dégagée par le compostage pour sécher le lombricompostage. 10 - Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que les parois communes aux enceintes de compostage (12) et de séchage (13) comportent des tubes (15) dans lesquels circule un fluide caloporteur dont l'énergie calorifique est fournie par la chaleur dégagée par le compostage du substrat de déchets organiques il - Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens mécaniques d'entraînement sont constitués par des barres de poussées longitudinales entraînées par une chaîne (18a) ou un câble. 12 - Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce que ces barres de poussée (18) peuvent être articulées en épis autour de leur axe. 13 - Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'une pompe à air (23) envoie de l'air à l'intérieur d'une canalisation (21) située le long de la course des barres de poussée (18), cette canalisation (21) comportant des lumières (22) régulièrement espacées, de manière à autoriser la libération de cet air selon un débit et à des intervalles constants sur le substrat de déchets organiques en cours de compostage. 14 - Dispositif selon la revendication 13, caractérisé en ce que des clapets mobiles (24) permettent de régler le débit de l'air par une obturation plus ou moins importante de ces lumières (22). 15 - Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'un condenseur (25) placé au niveau de l'enceinte de séchage permet de refroidir l'air par l'eau et de récupérer l'eau d'évaporation.