Brevet FR2693999A1 — publié le 19940128

PROCEDE DE FABRICATION DE COMPOST ET MATERIEL METTANT EN OEUVRE CE PROCEDE. II est connu de provoquer la fermentation des déchets végétaux ou animaux pour la fabrication de compost utilisé comme base d'engrais pour l'enrichissement des cultures, ainsi que pour la fabrication de gaz méthane utilisé comme source d'énergie Généralement les déchets sont ensilés, formant une masse que l'on humidifie, que l'on ensemence de bactéries et que l'on mélange à des produits acides ou basiques, selon le besoin, en vue de maintenir le ph au taux le plus favorable pour l'entretien de la fermentation. II y est aussi parfois incorporé des engrais chimiques, afin de produire un compost riche en matières organiques et minérales utiles. Cette opération est effectuée à partir de la masse des déchets ensilés soit à ciel ouvert, soit dans des cuves du type gazométrique pour recueillir le gaz de fermentation, le méthane, qui constitue une source d'énergie i ntéressante. Dans l'un et l'autre cas la fermentation de la masse compacte des déchets ensilés est longue et difficilement contrôlable à cause du défaut d'homogénéité de l'humidification de la masse et l'impossibilité d'obtenir la maîtrise des températures. L'invention concerne donc un procédé d'organisation de la masse des déchets à traiter permettant le contrôle du déroulement de la phase de fermentation et permettant une pénétration rapide et un contrôle des produits liquides nécessaires au maintien homogène de l'humidité prévue et le contrôle des températures, ainsi que des produits d'enrichissement du compost fini. Pour cela tous les déchets organiques destinés à la fabrication du compost, précédemment broyés, sont comprimés sous forme de balles de préférence parallélépipédiques caractérisées en ce qu'elles présentent de nombreuses perforations verticales qui facilitent la pénétration homogène du liquide d'humidification ou d'enrichissement, en même temps qu'elles facilitent l'extraction du gaz méthane produit. Lesdites balles parallélépipédiques sont facilement manutentionnées pour être gerbées, de telles colonnes ainsi formées pouvant constituer une meule importante qui se trouve enclose dans une enceinte ne communiquant avec l'extérieur qu'à travers les orifices nécessaires pour l'arrivée des liquides d'une part et pour l'extraction du gaz méthane d'autre part. La conduite de la fermentation du compost s'effectue, selon ce procédé, en amenant au sommet de la meule ainsi constituée les liquides nécessaires au niveau des canaux verticaux constitués dans la masse par l'empilement des parallélépipèdes perforés, en contrôlant l'humidité et la température ainsi entretenue, et en extrayant le gaz produit de façon à maintenir dans l'enceinte une pression connue compatible ave les limites de la sécurité. Pour cela le matériel mettant en oeuvre ledit procédé comprend une presse destinée à compresser les déchets sous la forme d'une balle parallélépipédique, caractérisée en ce que ladite presse comporte à la partie inférieure de son plateau une série de broches régulièrement réparties, orthogonales à la surface, effilées à leur extrémité libre et d'une longueur légèrement supérieure à l'épaisseur de la balle compressée. La figure 1 est une vue cavalière du plateau de la presse selon l'invention. La figure 2 est une vue cavalière de la balle compressée par la presse comportant ledit plateau. La figure 3 est une vue coupe verticale de l'enceinte recevant les balles ainsi produites, empilées en vue de la fermentation. La figure 4 est une vue en coupe verticale partielle de ladite enceinte, montrant spécialement son dispositif de couverture étanche. Les figures 5-I et 5-II sont des vues de l'organigramme de production permettant la conduite continue des opérations formant un cycle de production : chargement, humidification, fermentation, déchargement. Tel que représenté, fig 1, le plateau 1 de la presse comporte à sa surface inférieure les broches 2, régulièrement réparties, effilées à leur partie inférieure, du diamètre nécessaire pour pratiquer dans la balle compressée des canaux 3 assurant la libre circulation des liquides, et d'une longueur supérieure à l'épaisseur de la balle 4 compressée, afin de pénétrer à la fin de la compression dans des ouvertures correspondantes 5 pratiquées dans la sole 6 de la cage 7 contenant les matériaux à compresser. Selon le procédé les balles 4 sont gerbées en plusieurs colonnes juxtaposées de manière à occuper la totalité en plan et en volume de l'enceinte parallélépipédique 8 où s'effectuera la fermentation (fig 3). Ladite enceinte peut être coiffée de façon étanche par le dôme cylindrique surbaissé mobile 9 (fig 4) fait de préférence d'une feuille de matière plastique souple 10 soutenue par la charpente métallique 11 en forme de voûte cylindrique surbaissée sous-tendue par les poutres 12. Ce chapeau 9 est rendu mobile étant porté par les roulements 13 circulant sur les rails latéraux 14 qui courent au sommet des parois latérales longitudinales de l'enceinte 8. Selon la figure 5, afin d'assurer la continuité de fabrication du compost en fonction du cycle qui comprend quatre phases (chargement, humidification, fermentation, déchargement) deux enceintes 8 sont juxtaposées pour former une batterie de production continue, leurs parois longitudinales se faisant suite, et un chapeau 9 pouvant circuler longitudinalement sur la travée des deux enceintes ainsi constituée, afin de coiffer successivement chacune des enceintes de ladite travée, en fonction du cycle de fabrication qui sera décrit ci-dessous. L'étanchéité du chapeau 9 est obtenue latéralement par le fait que la feuille de plastique 10 est rendue solidaire de la semelle métallique 15, garnie à sa surface inférieure de la bande épaisse élastique d'élastomère 16 sur la totalité de la périphérie de la charpente 12 du chapeau 9. Ladite semelle 15 est retenue sur la charpente 12 par l'intermédiaire des vérins 17 (vérin à vis ou vérin hydraulique) répartis sur la périphérie de la charpente, solidaire des poutres 12 prolongées extérieurement, et capables de soulever la semelle 15 pour permettre la libre circulation du chapeau, ou, au contraire de l'appliquer contre la surface supérieure de la paroi verticale de l'enceinte 8 afin d'assurer l'étanchéité à ce niveau par l'effet du poids de la charpente métallique. Cette étanchéité peut être accrue au moyen des vérins à vis 18, solidaires des poutres 12 prolongées, qui permettent d'ancrer le chapeau 9 sur le sommet des parois de l'enceinte 8 par pénétration desdits vérins 18 dans des douilles filetées solidaires de ladite enceinte. Les balles 4 peuvent donc être empilées pour garnir la totalité du volume de l'enceinte 8 (fig 3), un clayonnage métallique 19 étant introduit horizontalement sur la totalité de la surface des balles empilées, à certains niveaux et au sommet, afin d'assurer la rigidité du gerbage. Le dispositif est complété par les conduites 20 situées au sommet de l'enceinte 8, munies des ajustages 21, lesdites conduites 20 et leurs ajustages 21 étant en nombre suffisant pour pouvoir projeter simultanément sur chaque pile de balles 4 le liquide véhiculé dans lesdites conduites. Elles sont portées par la poutre 12 qui forme l'armature inférieure du chapeau 9. Le bac 22 est situé à la base de l'enceinte 8 pour récupérer le liquide excédentaire s'écoulant à travers les canaux 3. La pompe 23 recycle à travers la conduite 24 le liquide récupéré et éventuellement apporte du liquide extérieur. L'aspirateur 25 aspire le gaz produit dans l'enceinte par la fermentation et l'envoi dans un gazomètre de stockage, afin d'éviter toute suppression dangereuse à l'intérieur de l'enceinte. Enfin les tubulures 26 organisées en nappes en dessous de la sole perforée 27 qui porte la masse des balles 4 constituent un échangeur destiné à récupérer, en vue de tout usage extérieur, les calories produites par la fermentation et véhiculées par l'écoulement du liquide à travers les perforations 3 des balles. Le dispositif étant ainsi constitué, les déchets organiques de toutes sortes étant broyés sont compressés à l'aide de la presse 1 afin de produire des balles telles que 4, de forme parallélépipédique et présentant des canaux verticaux 3 les traversant de part en part. Le chapeau 9 ayant été déplacé sur l'enceinte 8a les balles 4, cerclées afin d'assurer la rigidité de leur masse, sont introduites dans l'enceinte 8, de manière que les canaux 3 de chacune d'elles forment des canaux verticaux libres sur la totalité de chaque colonne de balles ainsi introduites. Un ou plusieurs clayonnage 19 sont placés à différents niveaux et au sommet. Le remplissage étant terminé le chapeau mobile 9 est amené par translation sur l'enceinte 8 ainsi remplie. Les manoeuvres successives des vérins 17 et 18 assure son étanchéité. La pompe 23 envoie dans la canalisation 20 le liquide nécessaire (eau chauffée à 55 , lisiers, vinasse ou autre rejet liquide) qui est distribué à travers les ajustages 21 au sommet de chaque pile de balles 4. Grâce aux canaux 3 aménagés dans les balles, l'humidification de la masse se fait rapidement et de façon homogène. Le liquide non absorbé s'écoule dans le bac 22, après avoir cédé des calories à l'échangeur 26 au profit du liquide recyclé. L'humidification terminée, la fermentation débute, l'enceinte 8 restant couverte. Le gaz produit est aspiré par le ventilateur 25 et envoyé dans un gazomètre non représenté. Lorsque la fermentation est terminée le chapeau 9 est coulissé sur l'enceinte voisine remplie pendant ce temps, ce qui permet de procéder au vidage de la cuve du compost obtenu dont la fermentation est terminée. Selon la figure 5/I, on voit que l'organisation d'une batterie à deux enceintes 8 et & juxtaposées longitudinalement et comportant un chapeau mobile 9 permet d'assurer un service continu de l'exploitation. En effet pendant que la cuve B est en phase d'humidification aussitôt suivie par la fermentation, la cuve A est vidée et aussitôt à nouveau remplie. Aussitôt la fermentation terminée dans la cuve B, le chapeau de la cuve B, sera ramené sur la cuve A, remplie, pour sa phase d'humidification et de fermentation. On constate donc ainsi qu'à l'aide d'une batterie de deux cuves l'exploitation est effectuée de façon continue, les conditions d'humidification, grâce aux caractéristiques physiques des balles compressées perforées, ainsi que le contrôle des températures permettant d'obtenir la fermentation de façon contrôlée dans le temps et homogène. Un tel procédé, utilisant le dispositif décrit, permet d'obtenir donc une rentabilité maximale de l'exploitation, qui ne comporte aucun temps mort. En effet chacune des deux enceintes 8 de la batterie pouvant contenir 3400 balles de 1850 Kg, la fermentation de cette masse est obtenue en 60 jours, alors qu'il suffira de 17 jours pour procéder au vidage de l'enceinte fermentée et de 17 jours aussi pour le remplissage de l'enceinte vidée. Quant à l'humidification, elle est rapidement effectuée dès que le chapeau 9 a couvert l'enceinte remplie, et se poursuit partiellement au cours des premières heures de fermentation. Outre la continuité des opérations la rentabilité d'un tel dispositif sera d'autant plus acquise que, adaptée à toutes sortes de déchets organiques en vue de fabriquer du compost, l'installation pourra traiter successivement tous les végétaux et particulièrement les déchets agricoles des récoltes successives, paille des moissons, marc et sarments des vendanges, rejets des récoltes de maïs, etc..., les déchets organiques urbains et industriels pouvant aussi être utilisés, ce qui contribue à leur dépollution. Le gaz ainsi produit avec une matière première fournie pratiquement gratuitement pourra être utilisé comme source d'énergie bon marché, sinon gratuite, pour l'alimentation du réseau urbain, ainsi que dans de multiples industries telles que, entre autres, celles opérant le pompage des eaux en vue de leur distribution après dépollution. REVENDICATIONS 1") Procédé de fabrication de compost à partir de déchets organiques, caractérisé en ce que les déchets organiques broyés ou emiettés sont compressés en forme de balles parallélépipédiques (4) à travers lesquelles sont aménagées de multiples canaux (3) verticaux ouverts à chacune de leurs extrémités. 2") Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les balles (4) perforées de canaux verticaux (3) sont assemblées verticalement de manière que les canaux (3) de chacune d'elles forment ensemble un faisceau de canaux verticaux traversant verticalement toute la masse de déchets ainsi compressés et organisés. 3") ) Procédé selon la revendication 2 caractérisé en ce que les balles (4) ainsi gerbées sont contenues dans une enceinte close et soumise à l'écoulement, à travers les canaux (3) ainsi créés, et à température contrôlée du liquide nécessaire à leur humidification, en vue de la fermentation qui débute aussitôt. 4o) Dispositif permettant la mise en oeuvre du procédé conforme à la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend une presse dont le plateau (1) comporte sur sa face, inférieure, et orthogonalement à elle des broches multiples (2), de faible diamètre par rapport à leur longueur qui est telle que lesdites broches (2) pratiquent dans la balle de déchets compressés des canaux verticaux (3) ouverts à chacune de leurs extrémités. 5 ) Dispositif permettant la mise en oeuvre du procédé conforme aux revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comprend une enceinte parallélépipédique (8) capable de recevoir, pour occuper tout son volume, des piles de balles (4) gerbées et installées côte à côte. 6") ) Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'enceinte(8) peut être fermée hermétiquement à son sommet par un chapeau (9) mobile, circulant par translation longitudinale sur l'extrémité supérieure des parois de l'enceinte. 7 ) Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que le chapeau mobile (9) est constitué par une feuille plastique souple (10) supportée par la charpente cylindrique surbaissée (12) portée par les roues (13) roulant sur les rails (14) qui courent au sommet des parois longitudinales de l'enceinte (8), son étanchéité étant obtenue par l'intermédiaire des semelles (15), à la surface supérieure desquelles adhèrent les bords de la feuille plastique (10) et munie à leur surface inférieure de la bande épaisse d'élastomère élastique (16), ladite semelle installée sur les quatre côtés du chapeau (9) étant rendue solidaire de la charpente (12) au moyen des vérins 17, qui, prenant appui sur ladite charpente, permettent de plaquer fortement la semelle (15) et sa bande (16) contre la surface supérieure des parois de l'enceinte (8), les vérins (18), quant à eux, immobilisant en hauteur ladite charpente en prenant appui dans les douilles filetées solidaires de ladite paroi. 80) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 6 ou 7, caractérisé en ce que le circuit d'humidification comprend la pompe (23) qui alimente le circuit de canalisations (20), solidaires du chapeau mobile (9), situées au dessus de la masse des balles (4) assemblées, et munies des ajustages (21) en nombre suffisant pour distribuer le liquide sur chacune des piles de balles (4), et dont l'excédent non absorbé par lesdites balles est recueilli à la base dans le bassin (22), après avoir traversé l'échangeur (26), et d'où il est recyclé par ladite pompe (23). 9") ) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, caractérisé en ce qu'il comprend le ventilateur aspirateur (25) destiné à extraire le gaz de fermentation au fur et à mesure de sa production. 10) Procédé utilisant le dispositif conforme à l'ensemble des revendications 6 à 9, caractérisé en ce que une batterie d'exploitation dudit procédé est formé de au moins deux enceintes (8) juxtaposées longitudinalement, capables d'être parcourues à leur sommet par le chapeau (9) mobile les rendant successivement étanches.