Brevet FR2811232A1 — publié le 20020111

-1 - Le procédé s'applique au recyclage industriel des déchets dits banals, c'est à dire peu ou pas toxiques, et peu ou pas inertes, qui représentent la plus grosse part des déchets contemporains. Les déchets banals, industriels et ménagers, sont habituellement éliminés en les concentrant et en les confinant sous terre. Or, des excès de concentration et de confinement de déchets non traités peuvent créer des accumulations locales de pollution qui restent dangereusement évolutives à long terme, et que la nature a beaucoup de mal à résorber. Avec le procédé, il devient possible de recycler rapidement ces déchets, en les dépolluant, en les pré-digérant, puis en les dispersant dans le sol, au sein d'un mélange homogène ayant une composition voisine de la terre. Cela enrichit le sol récepteur tout en lui permettant de finir de transformer naturellement les déchets traités en éléments sains et utiles. Le but du procédé est de permettre aux agents naturels d'exercer leur action physico-chimique, mécanique, et biologique, de manière à pouvoir intégrer dans une terre cultivable une matière extérieure composée de déchets traités, sans contrarier le pouvoir assimilateur intrinsèque de la terre, caractérisée ici comme un mélange équilibré existant d'éléments minéraux et organiques, ce pouvoir assimilateur étant alors favorisé par la pré- digestion physico-chimique et par la dépollution préalable des déchets. Dans le procédé, la pré-digestion ne résulte pas d'un compostage progressif par agents biologiques, mais d'un traitement physico-chimique rapide. Pour cela, la matière extérieure apportée est préparée pour lui enlever tout caractère polluant ou contrariant l'effet recherché, et pour faciliter l'action consécutive des agents naturels, dont les principaux sont: - variation d'humidité et de pH, notamment après percolation d'eau atmosphérique - action du rayonnement solaire (notamment ultraviolet et infrarouge) - variations locales de température, qui peuvent être de forte amplitude en cycles courts, - action des micro-organismes animaux et végétaux sur et dans la masse. La préparation par le procédé a pour but de favoriser les réactions dans le mélange entre les eléments des déchets entre eux, d'une part, et entre les déchets et le milieu récepteur, d'autre part, le traitement appliqué aux déchets à cette fin utilisant des moyens coordonnés et complémentaires - moyen physique: augmentation de la surface de contact, et mélange homogène humidifié - moyen chimique: dépollution, et pré- digestion par hydrolyse et variations de pH Ainsi, les principales phases de traitement sont successivement: - une pré-humidification (H20 = jusqu'à 35% de la masse totale) - un broyage très fin, pour déstructurer physiquement la matière et augmenter la surface de contact des particules solides, de manière à intensifier les réactions et les échanges dans la masse traitée, - une imprégnation par un mélange réactif basique, provoquant une déstructuration chimique avec hydrolyse alcaline, sous humidité contrôlée (H20 = de 50% à 60% de la masse totale) - une agitation rapide, intense, pour obtenir un mélange homogène, en lit fluidisé, o se multiplient les contacts successifs entre toutes les surfaces interactives, - un ajustement du pH au moyen d'acide propionique (ou de tout autre acide d'effet équivalent). - 2- L'action de dépollution inclut une action d'assainissement biologique et une action de blocage des éventuels métaux lourds traces, dans des structures chimiques insolubles. L'assainissement biologique est réalisé conjointement par l'hydrolyse, par l'action caustique des réactifs, et par la variation du pH sur une courte période. Dans ces phases du traitement, les micro- organismes de la matière apportée sont rapidement déstructurés, cette matière restant assimilable ensuite par les micro-organismes endémiques du sol récepteur, sans interactions contrariées. Les réactifs alcalins mélangés (pH 12 à 13) sont choisis à la fois pour leur faible impact sur le milieu naturel, pour leur propriétés caustiques, pour leur potentiel d'amendement en cible sol, ainsi que pour leur capacité à insolubiliser les métaux lourds dans des complexes stables malgré une ré-acidification de la masse traitée (large choix d'hydroxydes, carbonates, silicates, aluminates de calcium, sodium, magnésium, etc). Le mélange, en choix des réactifs, et en proportions respectives des réactifs, est à adapter à chaque cas particulier en fonction, par exemple, des valeurs limites de demande chimique ou biologique en oxygène imposées par les nécessités techniques et/ou réglementaires. L'acide utilisé ensuite est choisi pour son potentiel combiné d'assainissement biologique et de contrôle des odeurs dans la partie fermentescible du mélange, en sus de sa capacité à rétablir le pH dans le mélange préalablement alcalinisé, avec un minimum d'interactions contrariantes au contact du mélange alcalin utilisé (acide recommandé: acide propionique). Le pH final du mélange traité est ajusté par ajout dosé de cet acide pour correspondre à celui du milieu récepteur (sol existant), soit une acidité moyenne de 5 à 7. La figure qui illustre un exemple d'application du procédé (fig.1) décrit une installation modulaire compacte, o plusieurs équipements sont assemblés dans un ensemble déplac, çable de cadres- conteneurs juxtaposés et coordonnés. Des déchets industriels banals sont déversés en vrac (entrée A) dans un premier broyeur (1), à rotation lente de préférence, qui réduit leur granulométrie moyenne entre 0 et 35 mm environ. Ils sont repris par un convoyeur élévateur à bande, pour être déversés dans un second broyeur affineur (3), à rotation rapide de préférence. Pendant leur transit sur bande, les déchets peuvent être débarrassés des éléments métalliques massifs qu'ils peuvent éventuellement contenir, par l'action d'un dispositif magnétique (2). On peut utiliser un ou plusieurs broyeurs affineurs successifs, en fonction des contraintes de débit et d'usure imposées par l'exploitation, de manière à obtenir une granulométrie moyenne finale d'environ 4 à 8 mm. Dans le dernier broyeur affineur, le broyat de déchets est aspergé d'eau en fines gouttelettes (9), de manière à lui donner une humidité moyenne de l'ordre de 35%, tout en contenant les poussières provoquées par le broyage rapide. Le broyat fin humide est repris et élevé par un convoyeur à vis sans fin, pour être déversé dans le premier bac d'une trémie mélangeuse double (4). Cette trémie est composée de deux bacs jumelés, dont chaque fond est muni d'un extracteur à vis sans fin, dont le régime de rotation permet de doser le débit respectif de matière, en direction d'un échappement commun o la matière de chaque bac se mélange à l'autre pendant son transit, dans des proportions contrôlées. -3- Le second bac de la trémie mélangeuse reçoit l'apport d'un substrat meuble humide (entrée B) qui peut être de la terre de déblai de chantiers, ou de la boue de curage de voies d'eau ou de stations d'épuration d'eau. Les proportions respectives moyennes, en masse equivalente de matière sèche, sont d'environ une part de déchets broyés pour deux parts de boues ou de terres. On recherche I'équilibre entre les charges organiques et minérales selon les objectifs de qualité du mélange final traité, notamment pour l'amendement du sol récepteur. Le mélange final boue/déchets est extrait de la trémie double par un échappement commun, et il se déverse dans un mélangeur (5), muni de pales et de socs produisant à la fois la translation et le brassage du mélange mis en rotation très rapide (lit fluidisé). Pendant le brassage, le mélange reçoit une charge dosée de produits réactifs, alcalins puis acides, sous humidité contrôlée. L'humidité est ajustée de manière à porter l'ensemble du mélange à 60% d'H20 environ. On peut introduire un premier réactif alcalin préparateur (par exemple chaux magnésiée) dans le broyat fin humide sortant du dernier broyeur, pendant son déversement dans- la trémie double. Dans le mélangeur (5), le mélange devient physiquement homogène, et chimiquement modifié par l'action du mélange réactif alcalin injecté au point C, sous aspersion conjointe d'eau injectée au point E. Le mélange réactif alcalin produit une hydrolyse de la fraction organique fermentescible et une insolubilisation des métaux lourds éventuellement présents dans le mélange. La proportion usuelle de réactifs alcalins à pH 12-13 peut varier de 4% à 12%, en rapport de masse du mélange à traiter, notamment en fonction de sa part organique et de sa teneur en métaux lourds. La réaction alcaline est stoppée lorsque le mélange en translation atteint le point D, o il reçoit un apport de produit acide, qui rétablit rapidement le pH à un niveau déterminé. La proportion d'acide se détermine par essais, à l'occasion de chaque mélange particulier. Des sondes mesurent l'humidité et le pH en divers points du circuit de la matière. La matière traitée est finalement extraite du mélangeur (sortie AB) pour être mise en tas à l'air libre, d'o elle peut être reprise et conditionnée, le conditionnement pouvant consister à l'ensemencer avec des souches bactériennes (sous forme lyophilisée par exemple) complétant, en tant que de besoin, I'action des souches endémiques du sol récepteur final. D'autres configurations, utilisant des trémies non jumelées pour recevoir respectivement les boues/terres et les déchets broyés, traités dans un ou plusieurs mélangeurs, fonctionnant en continu ou par lots, peuvent également appliquer le procédé dans des conditions satisfaisantes. Le procédé peut être appliqué de manière industrielle dans des installations, temporaires ou permanentes, de traitement de déchets. Sa mise en oeuvre étant possible au moyen de dispositifs et d'équipements particulièrement simples et compacts, cela permet de constituer des unités de traitement déplaç,ables, voire mobiles, rapidement assemblées en cadres-conteneurs ou sur remorques routières inter-connectés, ce qui favorise dautant plus la logistique de l'application industrielle. -4- REVENDICATIONS 1) Procédé réalisant le recyclage rapide de déchets, en les dépolluant, en les réduisant en fines particules (1)(3), et en les pré-digérant par voie physico-chimique, puis en les dispersant dans le sol, au sein d'un mélange homogène ayant une composition voisine de celle de la terre, les réactifs chimiques ajoutés (6)(7) étant choisis et dosés pour travailler en synergie réciproque sans contrarier le pouvoir assimilateur intrinsèque de la terre et les interactions avec le milieu naturel, permettant aux agents naturels d'exercer au mieux leur pouvoir assimilateur et épurateur sur l'ensemble de la matière dispersée dans le sol. 2) Procédé selon revendication 1, caractérisé en ce que la préparation des déchets mélangés a pour but de favoriser seulement les réactions les plus utiles entre les éléments des déchets entre eux, d'une part, et entre les déchets et le milieu récepteur, d'autre part, le tout permettant d'obtenir une terre recomposée cultivable, les mélanges réactifs chimiques étant choisis et dosés en conséquence, de manière à appliquer des mélanges réactifs spéciaux qui ont à la fois des propriétés caustiques, qui sont biodégradables, qui produisent un impact léger sur le milieu récepteur naturel, et qui ont un pouvoir d'assainissement biologique, la réunion de ces propriétés constituant un élément important du procédé. 3) Procédé selon revendications 1 et 2, caractérisé par une pré-digestion rapide sans décomposition biologique (compostage) préalable, par simple réaction physico-chimique associant l'action consécutive de deux sortes de réactifs, I'un (6) étant fortement alcalin et produisant une hydrolyse avec insolubilisation des métaux lourds, I'autre (7) étant fortement acide et rétablissant brusquement le pH de la masse traitée à un niveau neutre à légèrement acide, l'hydrolyse et la brusque variation de pH produisant immédiatement une destructuration des organismes vivants et une pré-digestion de la masse organique fermentescible, de manière à rendre le mélange traité plus facilement assimilable ensuite par des micro-organismes ambiants. 4) Procédé selon revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la matière pré-digérée par le traitement physico-chimique peut aussitôt après être ensemencée par des micro-organismes allogènes (bactéries notamment) de manière à compléter ou à remplacer l'action des agents naturels du sol récepteur.