Brevet FR2767818A1 — publié le 19990305

INSTALLATION DE COMPOSTAGE La présente invention concerne une installation de compostage de substrat solide seul ou à l'aide d'effluent liquide. Par "substrat solide", on entend toute matière solide source de carbone susceptible de se transformer par fermentation aérobie. A titre d'exemple, on peut citer la paille, le fumier, les déchets verts (pelouse coupée, branchages ), la sciure, le bois, etc... Cette expression englobe aussi bien les matières qui ont besoin de recevoir un effluent liquide pour se transformer (sciure, bois) que celles qui se dégradent seules, sans apport extérieur (fumier, déchets verts tels que des feuilles). Par l'expression "effluent liquide", il faut entendre tout effluent apportant des matières minérales, notamment de l'azote, susceptible de se dégrader par fermentation aérobie, lorsqu'il est combiné à un substrat solide. Cln peut citer par exemple le lisier, les effluents industriels, viticoles, les boues urbaines, etc... Les mesures de plus en plus sévères en matière d'environnement, ainsi que la multiplication des élevages d'animaux ont fait éclore bon nombre de procédés et d'installations de compostage. Une des techniques les plus simples consiste à placer le substrat, notamment de la paille, sur le sol en formant un long tas appelé andain. Un effluent , en particulier du lisier, est injecté dans l'andain pour faire débuter le processus de dégradation. De temps à autre, un autre tracteur sur lequel est prévu un retourneur d'andain apte à mélanger, brasser et aérer la paille, est déplacé le long du tas. Un tel traitement est nécessaire pour que la fermentation aérobie s'entretienne au sein du substrat. Cette technique a fait ses preuves et donne satisfaction. Cependant, elle requiert au moins un véhicule tracteur auquel il est nécessaire d'atteler le matériel adéquat. Si cela pose peu de problème lorsque le volume de matière à traiter est peu important, cela devient gênant quand on a affaire à des volumes conséquents qui occupent pratiquement en permanence le véhicule. De plus, une grande quantité d'énergie est dépensée lors du brassage de la matière à l'aide du retourneur d'andain. Enfin, ce matériel n'est prévu qu'à un sens dc rotation, de sorte qu'il faut à chaque fois faire des manoeuvres fastidieuses pour procéder à un nouveau retournement. Le document FR - B - 2 728 891 au nom du demandeur concerne une installation de compostage qui comprend une aire circulaire avec une pente descendante en direction de son centre. Le caniveau de récupération du surplus d'effluent est prévu en région centrale de l'aire. A cet endroit se situent également les moyens d'amenée dc l'effluent. Là encore, il est nécessaire d'avoir à sa disposition un tracteur pour mélanger et aérer périodiquement le mélange substrat/effluent La présente invention a pour but de pallier ces inconvénients. En d'autres termes, elle vise à proposer une installation de compostage qui ne requiert aucun engin extérieur susceptible d'être utilisé pour d'autres tâches. Elle a aussi pour but de proposer une installation automatisable et, ce faisant, permettant de traiter un volume plus important de substrat que les installations connues jusqu'ici. Enfin, elle a pour objet de fournir une installation simple, économique et facile à faire fonctionner. L'installation dont il s'agit comporte une aire de réception dudit substrat, éventuellement des moyens d'amenée et de distribution de l'effluent sur ce substrat, ainsi que des moyens de brassage et d'aération de ce dernier. Selon l'invention, elle se caractérise par le fait que ladite aire est délimitée latéralement par deux murets parallèles, qu'elle comporte un chariot mobile longitudinalement, qui surplombe l'aire en prenant appui sur le sommet desdits murets, et que lesdits moyens de brassage et d'aération comprennent au moins un rotor transversal d'axe sensiblement horizontal porté par le chariot mobile, ce rotor comportant des moyens aptes à brasser le substrat lorsqu'il est mu en rotation. Ainsi, le chariot et le rotor associé que comporte l'installation servent exclusivement au traitement du substrat, sans nécessiter de matériel additionnel extérieur. Par ailleurs, selon d'autres caractéristiques avantageuses de l'invention: - les moyens aptes à brasser le substrat sont également aptes à démêler le substrat lorsqu'il est compacté; - ledit chariot comporte de moyens aptes à permettre son déplacement alternativement dans les deux sens opposés, le long desdits murets; - ledit rotor est à deux sens de rotation; - les moyens qui équipent le rotor consistent en des doigts périphériques articulés formant fléaux, dont un certain nombre s'escamote selon le sens de rotation du rotor; - ledit chariot porte les moyens d'amenée et de distribution de l'effluent liquide sur le substrat, cet effluent étant contenu dans une fosse attenante à l'aire; - lesdits moyens consistent en une pompe reliée d'une part à une canalisation plongeant en permanence dans la fosse et, d'autre part, à au moins une conduite de distribution qui surplombe l'aire; - elle comporte de moyens d'arrêt du chariot en fin de muret; - ladite aire est couverte; - elle comporte un automate qui gère automatiquement le déplacement et la vitesse du chariot, le sens et la vitesse de rotation du rotor, et le débit de distribution de l'effluent lorsque celui-ci est utilisé. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre de certains modes de réalisation préférentiels. Cette description sera faite en référence aux dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est un schéma de principe, vu en bout, d'une installation conforme à l'invention; - la figure 2 est une vue en perspective d'une variante de réalisation de l'installation de la figure 1, sur laquelle les moyens d'amenée et de distribution de lisier n'ont pas été représentés; - les figures 3 et 4 sont respectivement des vues en bout et de face du rotor de l'installation et de ses fléaux associés; - les figures 5 et 6 sont des schémas montrant l'action du rotor lors du démêlage et du brassage du substrat; - la figure 7 est un schéma de principe illustrant encore une variante de réalisation de l'installation. L'installation de compostage 1 représentée à la figure 1 comprend essentiellement une aire de compostage A destinée à recevoir d'une part le substrat solide et d'autre part l'effluent liquide. Cette aire est de préférence formée d'une surface plane et horizontale bétonnée et, conformément à l'invention, est délimitée latéralement par deux murets parallèles 10. A titre indicatif, les murets ont une hauteur de 1, 5 mètres et sont distants l'un de l'autre de 4 mètres. Ils peuvent s'étendre sur 50 mètres. L'aire A a donc la forme d'un long couloir délimité par les murets 10. Les extrémités du "couloir" sont de préférence inclinées vers le bas, de manière à canaliser d'éventuelles fuites d'effluent vers des moyens collecteurs tels que des caniveaux. Parallèlement à l'un de ces murets 10 s'étend un troisième mur 11. Ils délimitent avec des parois transversales d'extrémité 12, une fosse 13 attenante à l'aire A, dont on expliquera plus loin la fonction. Sur le sommet des murets 10 sont fixés des rails en 100. Ils s'étendent tout le long de l'aire. Ils servent de chemin de roulement à un chariot mobile qui porte la référence générale 2. Ce chariot est constitué d'un assemblage de traverses et de longerons métalliques 21 et 24. Du fait de la représentation vue en bout de la figure 1, seules les traverses 21 sont visibles. Ce chariot affecte en vue de dessus la forme d'un rectangle et est équipé, à proximité de ses quatre angles, de roues 22 réceptionnées entre les ailes sur les rails 100 des murets 10. Un ou plusieurs moteurs non représentés d'entraînement des roues permettent de déplacer le chariot le long des murets, de préférence selon les deux sens opposés (vers l'avant et vers l'arrière). A mi-largeur du chariot s'étend une poutrelle verticale 23 qui sert de séparation et de moyen de support pour l'arbre rotatif 31 de deux rotors 3. Par le terme "rotor", on entend un rouleau généralement cylindrique mu en rotation sur lui-même. Ces rotors, disposés transversalement et horizontalement par rapport à l'aire A, sont mus en rotation sur eux-mêmes par l'intermédiaire d'une transmission à joint de Cardan 40 reliée à un moteur 4 porté par le chariot 2. Les moteurs d'actionnement des roues et des rotors sont de préférence électriques et sont reliés à une alimentation par un câble coulissant (non représenté) le long d'un muret 10. De préférence, les rotors peuvent être actionnés en rotation indifféremment dans un sens ou dans l'autre. Ils portent à leur périphérie une série de doigts 30 et 30' formant fléaux. Pour faciliter la lecture de la figure 1, ces doigts ont été représentés très schématiquement, et seulement selon des dispositions diamétralement opposées. Toutefois, il est bien évident que la totalité de la surface des rotors porte ce type de doigts. Dans l'exemple représenté ici, on a prévu deux rotors 3 contigus. Ce nombre s'explique simplement par le fait que la largeur de l'aire A empêche l'utilisation d'un scul rotor pour des raisons de résistance des matériaux. Cela signifie que si l'aire était moins large, on pourrait tout à fait utiliser un seul rotor 3. On se reportera aux figures 3 et 4 pour visualiser les doigts 30 et 30' qui équipent les rotors. En pratique, chaque rotor 3 porte à sa périphérie une multitude de fers soudés 32, disposés radialement et traversés par une ouverture, auquel le on y a fixé, de manière articulée, des doigts 30 et 30', par exemple au moyen de boulons. Il s'agit de doigts courbés dont le rayon de courbure est égal à celui du rotor 3. A titre d'exemple, soixante doigts équipent chaque rotor. Ils sont répartis en deux groupes de trente, à savoir un groupe orienté vers le haut, et un groupe orienté vers le bas, lorsqu'on se considère la figure 3. Ainsi, lorsque le rotor est mu en rotation, par exemple dans le sens de la flèche f, les doigts 30' se redressent en pivotant autour de l'articulation des fers 32, tandis que les doigts 30 restent plaqués. Lorsque le rotor est actionné dans le sens contraire, ce sont les doigts 30 qui deviennent actifs, en se redressant à leur tour sous l'effet de la force centrifuge. Ces doigts ont pour but de battre et d'aérer le compost qui est présent sur l'aire. Avec une vitesse de rotation des rotors élevée, le battage généré par les doigts est suffisant pour démêler du substrat compacté. C'est par exemple le cas d'une botte de paille. A une vitesse moindre, le battage permet l'aération, le brassage du substrat et éventuellement son mélange avec l'effluent associé lorsque celui-ci est présent. Nous expliquerons cela plus en détail dans la suite de la description. La figure 4 montrent que les doigts 30 et 30' sont non pas disposés selon les génératrices du rotor mais décalés d'un petit angle aigu par rapport à celles-ci, tout en étant parallèles les uns par rapport aux autres. Ce montage est rendu nécessaire pour que le substrat battu par les fléaux soit repoussé tantôt d'un côté, tantôt de l'autre côté de l'aire. Conformément à l'invention et selon une forme de réalisation particulière non limitative, le chariot mobile porte des moyens d'amenée et de distribution de l'effluent liquide sur le substrat. Ces moyens comprennent une pompe 5 qui est reliée d'une part à une canalisation 50 dont l'extrémité basse 51, pourvue d'une crépine, plonge dans la fosse 13. Elle est également reliée à une conduite de distribution 51 qui surplombe l'aire A et qui comporte deux ramifications 52 terminées par des buses 53 généralement verticales. Elles permettent la distribution de l'effluent E présent dans la fosse, depuis cette fosse jusque sur le substrat réparti sur l'aire. On a représenté par des flèches J les jets d'effluent au niveau de l'aire A. On notera que la pompe 5 est équipée d'un débitmètre régulateur 9 et que la canalisation 50 peut être pourvue d'une buse de refoulement non représentée, qui permet de brasser et d'homogénéiser correctement l'effluent E présent dans la fosse. Enfin, de manière optionnelle, I'aire A peut être recouverte par un tunnel 70, par exemple en plastique, prenant appui sur des longerons 7 solidaires des murets 10 et 11. Ce tunnel permet de mettre l'aire à l'abri, de sorte qu'il est possible de s'en servir même par mauvais temps. L'installation représentée sur la figure 2 a une allure semblable à celle déjà décrite. Toutefois, elle présente une largeur d'aire A plus réduite, de sorte qu'un seul rotor 3 peut être utilisé. L'entraînement en rotation de celui-ci est assuré par un moteur 4 dont l'arbre de sortie 41 comporte une poulie associée à une chaîne 44. Cette chaîne engrène avec un second pignon 43 calé sur un arbre transversal 42, qui s'étend parallèle ment et au-dessus du rotor 3. Les extrémités de cet arbre sont également pourvues d'un pignon associé à une chaîne 32 contenue dans un plan vertical, qui est elle-même reliée à un second pignon calé sur l'axe de rotation du rotor 3. Un carter 31 en forme général de "U", dont les ailes s'étendent dans un plan vertical, protège la chaîne 32. Par ailleurs, les roues 22 du chariot 2 sont calées sur un axe entraîné par une chaîne 80 , qui engrène avec le pignon de l'arbre de sortie d'un deuxième moteur 8. Le fonctionnement de l'installation est le suivant. Le chariot 2 étant placé à une extrémité de l'aire A, on répartit sur celle-ci le substrat S à composter. Il s'agit particulièrement de paille. Lorsque ce substrat est fourni sous forme compactée, par exemple sous forme de bottes, on va piloter le déplacement à vitesse lente du chariot en direction du substrat. Parallèlement, le moteur 4 d'actionnement du ou des rotors sera mis en route à vitesse rapide. Le battage à vitesse élevée des doigts de rotors 3 contre les bottes B (voir figure 5), associé au déplacement du chariot, va permettre progressivement de démêler le substrat S et de constituer un andain de produit décompacté, démêlé et aéré. A la figure 5, le sens d'avancement du chariot a été référencé g, tandis que le sens de rotation des rotors 3 a été référencé f. Il est bien entendu possible de répandre dès le départ le substrat S décompacté sur l'aire. Lorsque la totalité de l'aire est balayée une première fois dans un sens, des capteurs de fin de course programment son arrêt en fin de muret. On pilote alors le déplacement du chariot dans le sens inverse de façon à balayer une nouvelle fois l'aire, Simultanément, le (les) rotor(s) est (sont) actionné(s) dans le sens inverse et à vitesse plus lente. La pompe 5 est alors mise en route, de façon à ce que les jets J d'effluent, par exemple de lisier, tombent en pluie sur le substrat. Le brassage et l'aération du substrat, combiné à l'arrosage du substrat va contribuer au démarrage du processus de compostage. Par la suite, les déplacements du chariot et les arrosages d'effluent seront choisis en fonction du déroulement du compostage. Ces paramètres, ainsi que le sens et la vitesse de rotation du (des) rotor(s) 3, peuvent être au besoin gérés par un automate, éventuellement relié à des moyens d'analyse de l'état d'avancement du compostage. De cette manière, le fonctionnement de l'installation peut être complètement automatisé, ce qui permet de traiter des volumes importants de substrat. L'ensemble du substrat présent sur l'aire se dégrade d'une manière uniforme, de sorte que le compost obtenu peut être enlevé en une fois. Bien entendu, lorsque le substrat est apte à se transformer seul, sans apport d'effluent supplémentaire, on se dispense de mettre en marche la pompe 5. C'est notamment le cas lorsque le substrat est constitué de fumier ou de déchets verts. Dans la forme de réalisation de la figure 7, il est prévu deux aires parallèles A1 et A2 séparées par une fosse d'effluent. Dans un tel cas, il est possible de balayer l'aire A1 à l'aide du chariot, puis après retournement d'un demi-tour, de balayer l'aire A2. A titre indicatif, on indique les paramètres suivants, qui sont caractéristiques d'une installation conforme à l'invention: - vitesse de rotation du (des) rotor(s) 3 : réglable de 0 à 500 tours/minutes - vitesse d'avancement du chariot 2 : de 0 à 1 mètre/minute; - débit de la pompe 5: de 0 à 100 m3/heure. REVENDICATIONS 1. Installation de compostage de substrat solide (S) seul ou à l'aide d'effluent liquide (E), qui comporte une aire de réception (A) dudit substrat, éventuellement des moyens d'amenée et de distribution de I 'effluent (E) sur ce substrat (S), ainsi que de brassage et d'aération de ce dernier, caractérisée par le fait que ladite aire (A) est délimitée latéralement par deux murets parallèles (10), qu'elle comporte un chariot mobile (2) longitudinalement, qui surplombe l'aire (A) en prenant appui sur le sommet desdits murets (10), et que lesdits moyens de brassage et d'aération comprennent au moins un rotor transversal d'axe sensiblement horizontal (3)porté par le chariot mobile (2), ce rotor (3) comportant des moyens (30, 30') aptes à brasser le substrat (S) lorsqu'il est mu en rotation. 2. Installation selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les moyens (30, 30') aptes à brasser le substrat (S) sont également aptes à démêler le substrat (S) lorsqu'il est compacté. 3. Installation selon la revendication 1 ou 2, caractérisée par le fait que ledit chariot (2) comporte de moyens aptes à permettre son déplacement alternativement dans les deux sens opposés, le long desdits murets (10). 4. Installation selon la revendication 3, caractérisée par le fait que ledit rotor (3) est à deux sens de rotation. 5. Installation selon la revendication 4, caractérisée par le fait que les moyens qui équipent le rotor (3) sont des doigts périphériques (30, 30') articulés formant fléaux, dont un certain nombre s'escamote selon le sens de rotation du rotor (3). 6. Installation selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée par le fait que ledit chariot (2) porte les moyens d'amenée et de distribution de L'effluent (E) liquide sur le substrat (S), cet effluent (E) étant contenu dans une fosse (13) attenante à l'aire (A). 7. Installation selon la revendication 6, caractérisée par le fait que lesdits moyens consistent en une pompe (4) reliée d'une part à une canalisation (50) plongeant en permanence dans la fosse (13) et, d'autre part à au moins une conduite de distribution (51, 52) qui surplombe l'aire (A). 8. Installation selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisée par le fait qu'elle comporte de moyens d'arrêt du chariot (2) en fin de muret (10). 9. Installation selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisée par le fait que ladite aire (A) est couverte. i O. Installation selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisée par le fait qu'elle comporte un automate qui gère automatiquement le déplacement et la vitesse du chariot (2), le sens et la vitesse de rotation du rotor (3), ainsi que le débit de distribution de !'effluent (E) lorsque celui-ci est utilisé.