Brevet FR2826884A1 — publié le 20030110

La présente invention a pour objet un procédé de traitement des déchets ménagers ou Industriels, ainsi que des installations d'application de ce procédé. Il se rapporte d'une manière générale à la transformation et à la valorisation des déchets organiques et minéraux, et en particulier des déchets des ménages, des déchets de restauration, des déchets verts (bois, herbes, feuilles, rafles, grignons d'olives...), des déchets assimilés aux déchets des ménages, de l'industrie et du commerce (meubles, palettes, cartons, papiers, cagettes, sciures,.), ainsi que des boues de dragage des sédiments marins, des vases de canaux et de lacs, des boues et ou graisses de stations d'épuration, des déchets de l'industrie agro-alimentaire (grignons d'olives, sangs, plasmas, carcasses, abats), des industries papetières. Il existe globalement deux filières de traitement des déchets à majorité organique : la filière aérobie et la filière anaérobie. La solution de traitement décrite ici s'inscrit dans le cadre de la filière aérobie. Il s'agit de la filière la plus cohérente au regard des équilibres biologiques des écosystèmes. La filière anaérobie, peu rationnelle, est néanmoins exploitée au travers des procédés de thermolyse, de pyrolyse et de méthanisation L'exploitation de ces procédés se confronte au difficile problème de la gestion des phases gazeuses, liquides et solides Parmi les solutions de traitement aérobie, l'incinération est la solution la plus simple et la plus connue Compte tenu de l'hétérogénéité des produits traités, elle provoque des risques de pollution significatifs pour l'environnement, ce qui motive la réalisation d'installations de plus en plus complexes et par conséquent de plus en plus chères Le compostage est une autre solution aérobie qui traite la matière organique, mais qui se heurte à la réalité de temps de séjour trop longs, incompatibles avec le traitement de tonnages importants Comme solutions de traitement aérobies, il existe les procédés de chaulage, dits procédés chimiques, dans lesquels on ajoute aux déchets des ménages de la chaux vive et souvent même de la boue de station d'épuration dans des proportions importantes, de l'ordre de 20%. L'ajout de la chaux vive permet d'assécher en partie les produits en fabriquant une base chimique, la chaux éteinte, qu élève le pH des produits à l'origine à pH neutre. Le pH de l'ensemble se neutralise ensuite progressivement au contact de l'air. La base se transforme ainsi en carbonate de calciumélevant le taux de matière minérale des déchets Baisser favorablement le taux d'humidité des déchets sollicite un taux de chaux utilisé beaucoup trop important économiquement, irréaliste dans le cadre d'une exploitation industrielle. D'autres procédés préconisent l'utilisation directe de base chimique, ce qui ne fait pas sens sur un substrat de pH neutre et ce qui ne permet en aucun cas d'assécher les déchets. Le procédé selon la présente invention a pour objectif de traiter puis transformer en moins de trente heures les déchets produits par les populations ou par l'industrie en les assainissant des germes pathogènes, microorganismes, bactéries ou champignons qu'ils peuvent contenir, pour fabriquer un produit combustible, un amendement ou un matériau utilisable dans la construction Le procédé consiste à traiter les déchets des ménages et des industries grâce à une méthode mettant en oeuvre successivement une étape biologique et une étape chimique, en reproduisant en cuves entièrement fermées des réactions aérobies naturelles, de manière à accélérer, contrôler et réguler les réactions biologiques et chimiques naturelles de la matière organique, l'accélération des réactions s'effectuant par l'utilisation d'additifs intervenant comme nutriments biologiques, catalyseurs et réactifs Sur le dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif d'une des formes de réalisation de l'objet de l'invention, la figure 1 est un schéma fonctionnel d'une installation d'application du procédé. Le procédé comporte deux phases statiques de rétention des produits à traiter, une phase biologique, et une phase chimique. Ces deux phases cumulées n'excèdent pas une durée totale de 11 à 28 heures La phase biologique consiste à introduire tout d'abord un premier additif fonctionnant comme catalyseur et comme nutriment biologique au sein de la masse des produit 1 à traiter. La proportion d'additif est de 1 à 4% en masse des produits traités. Cette phase se poursuit par une étape de stockage de produit dans une cuve 2. Le stockage doit permettre une bonne inertie thermique ainsi qu'une colonne de pesanteur suffisante. La hauteur de stockage est au minimum de deux mètres. La granulométrie des produits à traiter n'a pas d'influence sur la réalisation du procédé. Il convient toutefois que 95% des produits n'aient pas une granulométrie inférieure à 10 mm. Le déroulement du procédé est contrôlé et régulé en permanence grâce à l'acquisition de donnés physiques, chimiques et biologiques au sein de la cuve. La masse des produits mélangés aux additifs est le siège de réactions biologiques aérobies à condition que l'ensemble soit suffisamment aéré. La cuve 2 doit ainsi permettre une bonne aération continue des produits dans des proportions de 100 à 500 m3 par tonnes de matières sèches de produits traités. Les buses 3 d'introduction de l'air 4 de réaction sont munies d'un catalyseur métallique, imprégné d'oxydes de fer FeO, Fe203 FeO,, permettant d'arracher de l'oxygène radicalaire afin de le mettre à disposition du processus biologique se déroulant au sein de la cuve 2. A l'optimum des paramètres physico-chimiques prédéfinis obtenus, de potentiel d'hydrogène et de taux d'humidité au moins, l'arrêt de l'étape biologique est décidé. Le temps de séjour dans ces cuves d'aération dure de 8 à 20 heures. Les gaz de réaction 5 sont chargés de vapeur d'eau et de gaz carbonique. Celle-ci est condensée, récupérée et neutralisée dans un équipement 6 prévu à cet effet avant d'être réintégrée au milieu naturel ou au réseau d'eaux usées locales. Après leur assèchement, les gaz 7 sont soit solubilisés soit intégrés à la masse des produits pendant la seconde étape de traitement, l'étape chimique. Les produits sont sortis des cuves d'aération et sont mélangés avec un second additif présentant les fonctions de réactif et de catalyseur Cet additif est adapté aux caractéristiques physico-chimique du produit à traiter afin de provoquer les réactions chimiques propres à fabriquer un produit final répondant aux prescriptions physico-chimiques souhaitées. Les réactifs sont constitués d'un mélange de bases chimiques minérales des familles des alcalino-terreux et des alcalins, et de substances minérales fongicides. Ces réactifs permettent la destruction des germes pathogènes se retrouvant encore dans le produit après l'étape biologique, et donc réaliser la minéralisation. Réactifs et produits à traiter sont transférés grâce à un convoyeur 8 ou transporteur et stockés dans une seconde cuve 9 sur une épaisseur faible de 1 à 3 m. Ni aération ni confinement ne sont nécessaires A l'optimum des paramètres physico-chimiques prédéfinis obtenus, de potentiel d'hydrogène et de taux d'humidité au moins, l'arrêt de l'étape biologique est décidé. Les réactions s'établissent pendant de 3 à 8 heures. Les gaz de réaction 10 sont basiques. Ces gaz sont soit solubilisés dans une enceinte 11 soit intégrés 12 à la masse des produits pendant la première étape de traitement, l'étape biologique Lorsqu'ils sont solubilisés ils servent à la neutralisation de la solution obtenue par la récupération des gaz issus de l'étape biologique. Les différents paramètres de réaction et le type et la proportion des additifs utilisés sont de préférence choisis de façon à ce que le produit traité 13 finalement obtenu présente un pH de 6 à 8,5, une humidité de 3 à 20 g par 100 g, un pouvoir calorifique inférieur de 3000 à 6000 kcal/kg et un rapport C/N de 15 à 25. Il comporte de 80 à 97 g/100g de matières sèches (MS), de 25 à 55 g/100 g sec de matières organiques (MO), de 45 à 75 g/100g sec de matières minérales (MM), de 2 à 4g par 100g sec de phosphore, de 1,5 à 4g/100g sec d'azote, de 2 à 8 g/100g sec de calcium de 1 à 3 g/100g sec de magnésium et de 2 à 9 g/100g sec de Potassium. Le contrôle du procédé s'effectue par la mesure en continu de nombreux paramètres physiques et chimiques à chaque étape du procédé. la régulation du procédé s'effectue par l'intervention au cours du procédé afin de modifier des paramètres de fonctionnement du procédé concernant les proportions d'additifs utilisés, les temps de séjour des différentes étapes du procédé, le taux de recyclage des gaz de réaction Le positionnement des divers éléments constitutifs donne à l'objet de l'invention un maximum d'effets utiles qui n'avaient pas été, à ce jour, obtenus par des procédés similaires REVENDICATIONS 1 . Procédé de traitement des déchets des ménages et des industries, destiné à la transformation et à la valorisation des déchets organiques et minéraux, et en particulier des déchets des ménages, des déchets de restauration, des déchets végétaux, ainsi que des boues de dragage des sédiments marins, des vases de canaux et de lacs, des boues et ou graisses de stations d'épuration, des déchets de l'industrie agro-alimentaire ou des industries papetières, caractérisé en ce qu'il met en oeuvre successivement une phase biologique et une phase chimique. 2 . Procédé selon la revendication 1, se caractérisant par le fait qu'il présente deux temps de rétention simultanés l'un préalable de 8 à 20 heures, l'autre final de 3 à 8 heures. 3 . Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, se caractérisant par le fait que la phase biologique est déclenchée et accélérée par l'adjonction de catalyseurs et de nutriments dans une proportion de 1 à 4% des produits traités par cette étape en taux de matière sèche. 4 . Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, se caractérisant par le fait que la phase biologique est réalisée dans une cuve soumise à une forte ventilation d'air ambiant au travers de buses catalytiques constituées d'un oxyde métallique Imprégné d'oxydes de fer FeO, Fe203 Fe3Os. 5 . Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, se caractérisant par le fait que la phase étape chimique est déclenchée, produite et accélérée par l'adjonction de catalyseurs et de réactifs dans une proportion de 5 à 10% des produis traités par cette étape, en taux de matière sèche 6". Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, se caractérisant par le fait que les deux phases de traitement biologique et chimique sont réalisées en circuit fermé, les gaz de réaction étant récupérés, asséchés et intégrés dans l'étape suivante ou précédente. 7 . Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, se caractérisant par le fait que les caractéristiques des réactions se déroulant dans les phases biologique et chimique sont déterminées de manière à obtenir un produit final présentant des caractéristiques physico-chimiques correspondant aux fourchettes suivantes : pH de 6 à 8, 5 Humidité de 3 à 20g par 100g Matières sèches (MS) de 80 à 97 g/100g Matières organiques (MO) de 25 à 55 g/100g sec Matières minérales (MM) de 45 à 75 g/100g sec Phosphore de 2 à 4g par 100g sec Azote de 1,5 à 4g/100g sec Calcium de 2 à 8 g/100g sec Magnésium de 1 à 3 g/100g sec Potassium de 2 à 9 g/100g sec Rapport C/N de 15 à 25 Pouvoir calorifique inférieur de 3000 à 6000 kcal/kg 8 . Installation de traitement des déchets des ménages et des industries, destiné à la transformation et à la valorisation des déchets organiques et minéraux grâce à l'application du procédé selon les revendications précédente, caractérisée en ce qu'elle comporte d'une part des équipements destinés à faire subir successivement aux produits à traiter une phase de réactions biologiques et, d'autre part, des équipements destinés à faire subir auxdits produits une phase de réactions chimiques, ces équipements étant agencés pour que lesdites phases se déroulent en circuit fermé et que les gaz de réaction de l'une des phases, récupérés et asséchés soient intégrés dans l'autre phase