Brevet FR2951095A1 — publié le 20110415

i PROCEDE ET INSTALLATION DE TRAITEMENT DE DECHETS MENAGERS, ET AUTRES DECHETS ASSIMILES. L'invention est relative à un procédé de traitement de déchets ménagers, de boues de station d'épuration, de déchets d'espaces verts et s assimilés, pour produire in fine un compost, lequel procédé comporte une phase de prétraitement mécanique, suivie d'une phase de traitement biologique puis d'une phase d'affinage. Les déchets ménagers issus de collectes non sélectives, ou même sélectives, contiennent différentes catégories de matériaux tels que des lo déchets putrescibles (déchets alimentaires, déchets verts), des papiers, des cartons, du verre, des plastiques, des métaux ferreux ou non ferreux, des tissus, des textiles sanitaires, des produits toxiques tels que des piles ou des pots de peinture, etc. Le traitement de ces déchets ménagers en vue de les transformer en 15 compost valorisable comporte généralement trois étapes principales : - une préparation mécanique des déchets qui vise à séparer au mieux les matières organiques biodégradables des autres fractions non valorisables en compost ; - un traitement biologique (compostage précédé ou non d'une étape 20 de méthanisation) qui vise à dégrader les matières en vue de leur stabilisation finale et de leur hygiénisation ; cette étape comprend également une phase dite de maturation qui vise à renforcer le degré de stabilité et d'hygiénisation du compost ; - un traitement d'affinage qui vise à retirer de façon complémentaire 25 les contaminants restant après les deux opérations précédentes et à préparer le compost à une granulométrie permettant sa valorisation agronomique. Pour la première étape de préparation mécanique des déchets, l'un au moins des trois procédés décrits ci-après est généralement utilisé : 1. Un broyage en tête suivi d'étapes de tris granulométriques : ce 30 procédé est intéressant par la relative simplicité des moyens techniques mis en jeu, mais présente comme inconvénient majeur de fractionner les contaminants ou les matières valorisables telles que verre, plastique, tissu, ce qui conduit généralement à des difficultés de tri et génère un fort risque de contamination du compost. 35 2. Un tube rotatif de pré-fermentation suivi de tris granulométriques. Ce procédé présente comme avantage une fragmentation des papiers et cartons et un début de dégradation biologique permettant ensuite une séparation de la fraction compostage par tris granulométriques. Ce procédé présente toutefois l'inconvénient de mélanger des déchets valorisables et des déchets non valorisables en compost, de souiller les objets recyclables tels que boîtes de conserve, récipients en matière plastique, et augmente ainsi le risque de contamination par des éléments physiques ou chimiques. 3. La mise en oeuvre directe de tris granulométriques sommaires : ce procédé présente l'avantage de produire directement une fraction organique fine compostable mais présente l'inconvénient de ne pas intégrer la fraction io papier-carton à cette fraction fine et d'aboutir à un taux d'efficacité de la séparation granulométrique relativement faible. L'invention a pour but, surtout, de fournir un procédé de traitement dont la phase de prétraitement mécanique ne présente plus, ou à un degré moindre, les inconvénients évoqués ci-dessus. En particulier, il est souhaitable 15 que le procédé permette de limiter la fragmentation des matières contaminantes et de réduire ainsi les risques de présence de contaminants physiques dans le compost final. Selon l'invention, le procédé de traitement du genre défini précédemment est caractérisé en ce que la phase de prétraitement mécanique 20 comprend : - une première étape de tri granulométrique des déchets, sans broyage préalable, à l'aide d'au moins un premier tambour comportant des mailles permettant de retenir dans le tambour les éléments grossiers ayant une dimension supérieure à une valeur L1, ces éléments grossiers étant dirigés vers 25 un poste de tri manuel ; - une deuxième étape de tri granulométrique des éléments qui ont traversé les mailles du premier tambour, à l'aide d'au moins un deuxième tambour comportant des mailles permettant de retenir dans le deuxième tambour les éléments ayant une dimension supérieure à une valeur L2 30 inférieure à L1, lesquels éléments sont dirigés vers le poste de tri manuel, - et des tris supplémentaires sur les éléments qui ont traversé les mailles du deuxième tambour notamment pour séparer les éléments légers et les éléments métalliques. De préférence L1 est compris entre 200 mm et 350 mm, et L2 est 35 compris entre 80 mm et 120 mm. Les éléments qui ont traversé les mailles du deuxième tambour peuvent être soumis à un tri aéraulique pour séparer les éléments légers, notamment en matière plastique, qui sont récupérés. Les éléments plus lourds sont dirigés vers un poste de tri, puis sont soumis à un tri magnétique, pour récupérer les éléments métalliques ferreux, puis à un tri par courants de Foucault pour récupérer les éléments métalliques non ferreux, en particulier les éléments en aluminium ou alliage léger. Un tri manuel peut en outre être prévu. Les éléments en verre n'ayant pas subi de broyage présentent des dimensions suffisantes pour un tri manuel efficace, et sont évacués séparément. Les éléments non métalliques, en particulier cartons et/ou papiers et déchets végétaux, sont soumis à un broyage, puis à une étape de mélange et io humidification avec les éléments non métalliques issus du tri par courants de Foucault. L'étape de mélange et humidification est suivie d'une étape de mise en compostage des fractions organiques. L'invention porte donc sur un système de préparation mécanique 15 (prétraitement) de déchets ménagers, en préalable à un traitement biologique combinant méthanisation et compostage, ou se limitant au compostage, ce traitement étant destiné à produire in fine un compost conforme aux normes appliquées dans les pays concernés par le procédé. Le procédé permet de traiter, en complément, des bio-déchets 20 ménagers, des boues de station d'épuration, et des déchets d'espaces verts. Le procédé permet un tri amont des déchets par une combinaison originale de techniques de séparation granulométrique et aéraulique, complétée par au moins un tri manuel sur certaines fractions granulométriques, et un mélange final des différentes fractions organiques épurées préalablement avant 25 traitement biologique. Dans certaines situations, il est possible de compléter l'ensemble par des équipements balistiques pour éliminer des éléments lourds et par des équipements optiques pour retirer des fractions de plastique en vue de les valoriser. 30 L'invention est également relative à une installation de traitement de déchets ménagers, de boues de station d'épuration, de déchets d'espaces verts et assimilés mettant en oeuvre le procédé défini précédemment, comportant une zone de réception des déchets, caractérisée en ce qu'elle comporte, pour une phase de prétraitement mécanique, 35 - au moins un premier tambour, pour tri granulométrique des déchets sans broyage préalable, comportant des mailles permettant de retenir dans le tambour les éléments grossiers ayant une dimension supérieure à une valeur L1, ces éléments grossiers étant dirigés vers un poste de tri manuel ; - au moins un deuxième tambour comportant des mailles permettant de retenir dans le deuxième tambour les éléments ayant une dimension supérieure à une valeur L2 inférieure à LI, lesquels éléments sont dirigés vers le poste de tri manuel, - et des postes de tri supplémentaires sur les éléments qui ont traversé les mailles du deuxième tambour notamment pour séparer les éléments légers et les éléments métalliques. De préférence LI est compris entre 200 mm et 350 mm, et L2 est compris entre 80 mm et 120 mm. io Avantageusement, l'installation comporte un poste de tri aéraulique pour les éléments qui ont traversé les mailles du deuxième tambour, pour séparer les éléments légers, notamment en matière plastique. L'invention consiste, mises à part les dispositions exposées ci-dessus, en un certain nombre d'autres dispositions dont il sera plus is explicitement question ci-après à propos d'un exemple de réalisation décrit avec référence aux dessins annexés, mais qui n'est nullement limitatif. Sur ces dessins : Fig.1 est un logigramme de la phase de prétraitement mécanique d'un procédé selon l'invention, et 20 Fig.2 est un schéma en plan d'une installation selon l'invention pour la mise en oeuvre du procédé. En se reportant à Fig.1 et 2 des dessins, on peut voir que le procédé de traitement de déchets ménagers, et assimilés, comprend une première étape de réception des déchets dans une zone A. Les déchets sont ensuite 25 déversés, par fournées, à l'aide d'un engin dans une trémie d'alimentation D (Fig.2) d'un convoyeur à bande E. Un pré-tri est effectué à un poste G, et consiste à enlever, soit manuellement, soit à l'aide d'un engin, des objets encombrants ayant une grande dimension importante, par exemple, supérieure à un mètre. 30 Suite à ce pré-tri, les déchets sont acheminés, par le convoyeur à bande E, vers une première étape 1 de tri granulométrique grossier, sans avoir subi de broyage préalable ni de malaxage susceptible de polluer fortement les déchets métalliques ou les déchets de verre ou de matière plastique dont la récupération est prévue. 35 Cette première étape 1 est réalisée à l'aide d'au moins un premier tambour ou trommel T1 (Fig. 2) comportant des mailles permettant de retenir dans le tambour les éléments grossiers ayant une grande dimension supérieure à une valeur LI. Cette valeur L1 est choisie en fonction de plusieurs paramètres, notamment le type de déchets, les exigences de traitement, etc... LI peut être compris entre 200 mm et 350 mm. Le tambour T1 peut être constitué de barres espacées, disposées suivant les génératrices d'un cylindre et supportées par des anneaux de manière que l'écartement périphérique entre les barres puisse être adapté. Un ajustement des mailles du tambour est possible par modification de l'écartement des barres. L'exemple envisagé correspond à des mailles rectangulaires. Bien entendu, d'autres formes de mailles sont possibles, notamment : circulaires, ovales, oblongues, elliptiques. Les éléments grossiers, c'est-à-dire ceux ayant une grande io dimension supérieure à LI, qui sont restés dans le tambour T1, sont évacués en sortie du tambour et sont dirigés, par un convoyeur à bande El parallèle à l'axe du tambour, et un convoyeur E2 orthogonal à El, vers un poste de tri manuel MI. Un autre tambour T1 peut être prévu, comme illustré sur Fig.2, pour is travailler en parallèle, ou éventuellement en série, avec le premier. Le travail en série permet à des éléments ayant une dimension inférieure à LI mais qui ont été retenus dans le premier tambour, d'être séparés dans l'autre tambour T1 des éléments ayant une grande dimension supérieure à L1. Les éléments qui ont traversé les mailles du ou des premiers 20 tambours T1 ont une grande dimension qui, en principe, est inférieure à L1. Ces éléments sont recueillis sur un convoyeur à bande E3, et sont dirigés vers une étape 2 de tri granulométrique secondaire à l'aide d'au moins un deuxième tambour T2 de structure semblable à celle du tambour T1 mais comportant des mailles plus petites. Le tambour T2 permet de retenir à l'intérieur les éléments 25 ayant une grande dimension supérieure à une valeur L2 inférieure à L1. La valeur L2 est généralement comprise entre 80 mm et 120 mm et peut être choisie égale à 110 mm. Les éléments qui ont traversé les mailles du deuxième tambour T2 sont acheminés, par un convoyeur à bande E4 parallèle au tambour et un 30 convoyeur E5 orthogonal au précédent, vers un poste de séparation des métaux ferreux et non ferreux. Les éléments qui ont été retenus dans le deuxième tambour T2 sortent à une extrémité et sont dirigés vers une étape 3 de tri aéraulique pour la séparation des éléments légers, notamment en matière plastique qui sont 35 récupérés dans une benne K, comme matières valorisables. D'autres bennes K sont prévues pour d'autres matières valorisables ou pour des refus. Les éléments plus lourds notamment les éléments métalliques provenant du tri aéraulique 3, sont récupérés sur un convoyeur à bande qui les entraîne vers le poste de tri H. Les autres éléments, issus du tri, sont dirigés par le convoyeur à bande vers une étape de tri comportant un tri magnétique 4 permettant de récupérer les éléments métalliques ferreux dans une autre benne et un tri par courants de Foucault 5 pour séparer les éléments métalliques non ferreux, notamment les éléments en aluminium ou en alliage léger, et les récupérer dans une benne K dédiée. L'étape de tri manuel au poste Ml permet d'extraire les éléments en verre. Cette opération est facilitée du fait que les déchets n'ont pas subi un broyage préalable : le verre n'est pas trop fragmenté et peut être localisé et io retiré facilement. En outre, le verre est relativement propre car il n'a pas été contaminé par une telle opération de broyage ou de malaxage. Le verre, après le tri manuel, peut être séparé par un tri balistique non représenté. A la sortie du tri manuel Ml et du poste de tri H, les éléments sont constitués essentiellement de cartons, de papiers ou de déchets végétaux qui 15 sont dirigés par un convoyeur à bande E6 vers une étape 6 de broyage. Le broyage n'intervient que sur la partie des déchets constituée d'éléments organiques. Les éléments broyés provenant de l'étape 6, ainsi que les éléments non métalliques provenant de l'étape 5 sont mélangés et humidifiés dans une 20 étape 7 de mélange et humidification. Le mélange humidifié est ensuite dirigé vers une étape 8 de mise en compostage des fractions organiques. Le mélange est réceptionné dans une zone 8a (Fig.2) puis est introduit dans des tunnels de fermentation 8b. Après la préparation mécanique, le traitement biologique et l'affinage 25 sont effectués de manière habituelle. L'invention concerne donc un système de préparation mécanique (prétraitement) de déchets ménagers, ou assimilés, en préalable à un traitement biologique combinant méthanisation et compostage ou se limitant au compostage. Le traitement est destiné à produire à la fin un compost conforme 30 aux normes appliquées dans les pays concernés par ce procédé. Il est également possible de traiter, en complément, des bio-déchets ménagers, des boues de station d'épuration et des déchets d'espaces verts. Le procédé permet un tri amont des déchets par une combinaison originale de techniques de séparation granulométrique et aéraulique, 35 complétées par un tri manuel sur certaines fractions granulométriques, et un mélange final des différentes fractions organiques épurées préalablement, avec traitement biologique. Dans certaines situations, il est possible de compléter l'ensemble par des équipements balistiques pour éliminer des éléments lourds, et par des équipements optiques pour retirer des fractions de plastique en vue de les valoriser. La fragmentation de matières contaminantes est considérablement s limitée par le procédé. La succession d'étapes permet d'extraire au maximum la matière organique non synthétique valorisable en compost, et d'éliminer une majorité de contaminants physiques avant la phase de traitement biologique. L'invention consiste essentiellement, d'une part, dans la mise en oeuvre d'une séparation initiale des éléments grossiers puis des éléments fins io contenus dans les déchets ménagers, par l'intermédiaire de deux outils successifs de type tambour ou trommel et, d'autre part, dans les séquences de tris et manipulation réalisées respectivement sur la fraction grossière et sur la fraction plus fine avant de les mélanger à nouveau pour constituer la fraction mise en compostage. Le procédé de l'invention permet d'extraire davantage de 15 matière à potentiel de valorisation, notamment les métaux ferreux et non ferreux, certains plastiques et des refus de tri à haute valeur énergétique. Les principaux flux sortant de la chaîne de préparation sont les suivants : Flux organiques valorisables : 20 - gros déchets verts et papiers, cartons broyés ; - petits déchets verts et papiers, cartons non broyés ; - déchets alimentaires non broyés . Flux de matières valorisables : 25 - métaux ferreux ; - métaux non ferreux ; - certains plastiques ; - refus à valeur énergétique. 30 Flux de matières à éliminer : - toxiques, - tissus - textiles sanitaires ; - objets encombrants ; 35 - verre ; - certains plastiques. La séquence des opérations de tri entre la réception initiale et le mélange avant mise en compostage peut varier en fonction de la nature des déchets à recevoir. Cette séquence de tri est déterminée dans le cadre de la réalisation des études de projet avant réalisation. Le procédé décrit précédemment est utilisable industriellement pour 5 dimensionner une ligne de prétraitement mécanique de déchets ménagers en maximisant à la fois : - le taux d'extraction de la matière organique non synthétique présente initialement dans les déchets ménagers, selon un temps de séjour minimal limité à quelques heures, 10 - le taux d'extraction des éléments recyclables autres que les papiers, cartons, à savoir notamment emballages plastiques, métaux ferreux et non ferreux, verre, avec un faible taux d'impuretés. Le procédé de l'invention, rapide et efficace, appliqué en amont d'un traitement par digestion anaérobie, permet une introduction de la fraction 15 organique fermentescible dans le ou les digesteurs dans les heures qui suivent la réception des déchets dans l'usine et ainsi de maximiser la production de méthane par tonne de déchets entrant en usine et par tonne de déchets entrant en digestion anaérobie. En effet, la technique classique ayant recours à un tube rotatif induit un temps de séjour de plusieurs jours dans le tube et une perte de 20 carbone organique significative liée à un démarrage plus ou moins intense de la dégradation aérobie. Le procédé de l'invention appliqué en amont d'un traitement direct par compostage aérobie permet également de mettre en compostage plus de 80 % du tonnage de déchets ménagers non triés sélectivement réceptionnés 25 sur l'usine, et cela sans avoir recours à un agent structurant complémentaire du fait de la granulométrie relativement grossière de la fraction mise en compostage. Ce procédé permet également d'extraire jusqu'à 90 % de la fraction putrescible des déchets ménagers, sans recourir à une collecte sélective 30 dédiée de ces matériaux. Après compostage contrôlé, mise en maturation et affinage final, ce procédé conduit également à la maximisation des quantités de compost produites et à un niveau de qualité optimal du fait de l'originalité et de la qualité des tris effectués en amont. 35 REVENDICATIONS1. Procédé de traitement de déchets ménagers, de boues de station d'épuration, de déchets d'espaces verts et assimilés, pour produire in fine un s compost, comportant une phase de prétraitement mécanique, suivie d'une phase de traitement biologique puis d'une phase d'affinage, caractérisé en ce que la phase de prétraitement mécanique comprend : - une première étape de tri granulométrique (1) des déchets, sans broyage préalable, à l'aide d'au moins un premier tambour (T1) comportant des lo mailles permettant de retenir dans le tambour les éléments grossiers ayant une dimension supérieure à une valeur LI, ces éléments grossiers étant dirigés vers un poste de tri manuel ; - une deuxième étape de tri granulométrique (2) des éléments qui ont traversé les mailles du premier tambour, à l'aide d'au moins un deuxième 15 tambour (T2) comportant des mailles permettant de retenir dans le deuxième tambour les éléments ayant une dimension supérieure à une valeur L2 inférieure à LI, lesquels éléments sont dirigés vers le poste de tri manuel, - et des tris supplémentaires sur les éléments qui ont traversé les mailles du deuxième tambour notamment pour séparer les éléments légers et 20 les éléments métalliques. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que LI est compris entre 200 mm et 350 mm, et L2 est compris entre 80 mm et 120 mm. 25 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les éléments qui ont traversé les mailles du deuxième tambour (T2) sont soumis à un tri aéraulique (3) pour séparer les éléments légers, notamment en matière plastique, qui sont récupérés. 30 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que les éléments plus lourds sont dirigés vers un poste de tri (H) puis sont soumis à un tri magnétique (4), pour récupérer les éléments métalliques ferreux, puis à un tri par courants de Foucault (5) pour récupérer les éléments métalliques non ferreux, en particulier les éléments en aluminium ou alliage léger. 35 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'un tri manuel est en outre prévu.i0 6. Procédé selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que les éléments non métalliques, en particulier cartons et/ou papiers et déchets végétaux, sont soumis à un broyage (6), puis à une étape de mélange et humidification (7) avec les éléments non métalliques issus du tri (5) par courants de Foucault. 7. Installation de traitement de déchets ménagers, de boues de station d'épuration, de déchets d'espaces verts et assimilés mettant en oeuvre le procédé défini précédemment, comportant une zone de réception des déchets, caractérisée en ce qu'elle comporte, pour une phase de prétraitement io mécanique, - au moins un premier tambour (T1), pour tri granulométrique des déchets sans broyage préalable, comportant des mailles permettant de retenir dans le tambour les éléments grossiers ayant une dimension supérieure à une valeur LI, ces éléments grossiers étant dirigés vers un poste de tri manuel (MI) ; 15 - au moins un deuxième tambour (T2) comportant des mailles permettant de retenir dans le deuxième tambour les éléments ayant une dimension supérieure à une valeur L2 inférieure à LI, lesquels éléments sont dirigés vers le poste de tri manuel (MI), - et des postes de tri supplémentaires sur les éléments qui ont traversé les 20 mailles du deuxième tambour (T2) notamment pour séparer les éléments légers et les éléments métalliques. 8. Installation selon la revendication 7, caractérisée en ce que LI est compris entre 200 mm et 350 mm, et L2 est compris entre 80 mm et 120 mm. 9. Installation selon la revendication 7 ou 8, caractérisée en ce qu'elle comporte un poste de tri aéraulique (3) pour les éléments qui ont traversé les mailles du deuxième tambour, pour séparer les éléments légers, notamment en matière plastique. 25 30