Brevet FR3010646A1 — publié le 20150320

INSTALLATION POUR LE TRAITEMENT DES DECHETS DOMAINE TECHNIQUE La présente invention concerne une installation pour le traitement des déchets par réduction granulométrique des fractions organiques valorisables en voie aérobie et/ou anaérobie contenues dans les déchets. Une telle installation permet également la pré-fermentation aérobie des déchets préalablement à leur introduction dans une installation de compostage et/ou de production de biogas. ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEUR Le document EP1640446 décrit une installation pour le traitement des déchets par réduction granulométrique des fractions organiques valorisables en voie aérobie et/ou anaérobie contenues dans les déchets. Une telle installation est utilisée pour préparer les déchets préalablement à leur transformation en compost commercialisable ou à leur méthanisation. Cette installation permet en effet de réduire granulométriquement les déchets et de réaliser une première étape de fermentation aérobie des déchets grâce à un séjour des déchets de 3 à 4 jours dans le dispositif. Pour cela, une telle installation comporte généralement : - un tambour cylindrique, d'une longueur comprise entre 24 et 50 m pour un diamètre compris entre 3.5 et 5 dans lequel les déchets sont introduits ; - un système d'entraînement en rotation du tambour ; - à l'entrée des hélices internes au tambour permettant d'accélérer le déplacement des déchets dans le tambour. Le tambour comporte une première extrémité, dite extrémité amont, par laquelle les déchets sont introduits et une deuxième extrémité, dite extrémité avale, qui est pourvue d'un crible primaire en tôle perforée et par laquelle les déchets ressortent du tambour. Les ordures ménagères sont introduites dans le tambour par l'extrémité amont. Les ordures sont brassées sans arrêt dans le tambour en rotation, dont la durée de révolution est comprise entre 1 et 2 min selon la période de la journée. Le tambour est ventilé afin de mettre en oeuvre un processus de fermentation aérobie. La température monte à 60°C et la matière organique commence à se dégrader en se fragmentant alors que les autres matériaux comme les métaux plastiques, le bois, le verre, les matériaux inertes, ne subissent qu'une attrition mécanique et sont donc beaucoup moins réduit granulométriquement. Après plusieurs jours de temps de séjour dans le tambour, les déchets sortent du tambour par le crible situé à l'extrémité aval. On obtient alors deux fractions : - une fraction fine riche en matière organique pré-fermentée, qui va subir le traitement biologique; - une fraction plus grossière constituant le refus. Une telle installation est donc un équipement clé qui permet la maximisation de l'extraction de la fraction fermentescible dans les OMR (ordures ménagères résiduelles) communément appelées « poubelle grise ». Or, dans les installations de l'art antérieur, on connait la quantité de matière entrant dans le tambour, mais on ne connait pas la quantité de matière sortant du tambour. Cette méconnaissance de la quantité de déchets sortant du tambour entraine une mauvaise gestion du taux de remplissage du tambour, et donc une mauvaise révolution des déchets sur eux-mêmes à l'intérieur du tambour, ainsi qu'une mauvaise attrition des déchets. Par ailleurs, cette méconnaissance de la quantité de déchets dans le tambour c'est-à-dire du taux de remplissage entraine une mauvaise gestion du temps de séjour des déchets dans le tambour alors que son impact est très important sur les performances de l'installation: on veut en effet à la fois réduire granulométriquement le maximum de déchets fermentescibles en deçà de la maille de criblage retenue tout en minimisant la réduction granulométrique des indésirables (plastiques, verres, cailloux,...), ces derniers étant insensibles à la température ou à la pression mais ils finissent par évoluer du fait des sollicitations mécaniques prolongées. De manière générale, l'absence d'information sur la quantité de déchets sortant du tambour entraîne une absence d'information sur la quantité de déchets présents dans le tambour et sur la progression des déchets à l'intérieur du tambour, ce qui conduit à une réduction des performances de l'installation. En outre, la méconnaissance du taux de remplissage peut générer des soucis mécaniques sur l'équipement qui ne fonctionne pas à ses valeurs de calculs nominales, ce qui peut notamment entraîner des problèmes de fissuration de la virole ou de surcharge des mécaniques porteuses. EXPOSE DE L'INVENTION L'invention vise à remédier aux inconvénients de l'état de la technique en proposant une installation pour le traitement des déchets par réduction granulométrique et par fermentation aérobie dans laquelle il est possible de connaître et de maîtriser le temps de séjour des déchets à l'intérieur du tambour. Un autre objet de l'invention est de proposer une installation que l'on puisse contrôler et maintenir en bon état dans le temps, en évitant de le faire fonctionner dans des conditions de fatigue accrues par une surcharge, plus ou moins permanente, non 20 maitrisée. Pour ce faire, l'invention propose une installation pour le traitement des déchets par réduction granulométrique et fermentation aérobie, l'installation étant pourvue d'un système permettant de peser la masse de déchets à l'intérieur du tambour. En effet, 25 la connaissance de la masse des déchets à l'intérieur du tambour, mesurée régulièrement, permet de déterminer le temps de séjour moyen des déchets dans le tambour. Cette information permet en outre de s'assurer que les règles d'exploitation de l'installation sont continuellement respectées, notamment en terme de chargement maximum, ce qui n'est pas vérifiable instantanément. Il y a donc un 30 enjeu sur la sécurité et la pérennité de l'installation en pouvant s'assurer de son bon usage sur le long terme. Plus précisément, l'invention propose une installation pour le traitement des déchets par réduction granulométrique et fermentation aérobie, l'installation comportant : Un tambour apte à recevoir des déchets à traiter; Un système de ventilation du tambour ; Un système d'entrainement en rotation du tambour ; Au moins un dispositif de guidage en rotation du tambour ; Au moins un dispositif de pesage du tambour. En effet, le fait de peser le tambour permet de connaitre la masse de déchets à l'intérieur du tambour. En outre, on connait la masse de déchets entrant dans le tambour et par conséquent, on peut en déduire le temps de séjour des déchets dans le tambour. L'invention permet donc de mieux gérer la progression des déchets dans le tambour, mais aussi le taux de remplissage du tambour et donc l'efficacité de l'installation. L'installation peut également présenter une ou plusieurs des caractéristiques ci- après prises individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles. Selon un mode de réalisation préférentiel, le dispositif de pesage comporte des vérins hydrauliques aptes à soulever le tambour de façon à le peser. Avantageusement, l'installation est apte à être placée dans deux positions : - Une première position dans laquelle le tambour repose sur le dispositif de guidage en rotation, le tambour étant apte à être entraîné en rotation lorsqu'il est dans la première position ; - Une deuxième position dans laquelle le tambour repose sur un berceau de levage, le tambour étant immobile en rotation lorsqu'il est dans la deuxième position. Ainsi, lorsque le tambour est dans la première position, il peut être entraîné en rotation de façon à favoriser la réduction granulométrique des déchets. Lorsque l'on veut peser le tambour, on le place dans la deuxième position, de sorte qu'il ne tourne plus et que sa pesée est facilitée. Selon différents modes de réalisation : - le dispositif de pesage comporte un berceau de levage sur lequel repose le tambour lorsqu'il est dans la deuxième position. Le berceau de levage épouse de préférence la forme extérieure du tambour de façon à maintenir le tambour dans la deuxième position de manière sécurisée ; - le dispositif de guidage en rotation comporte deux galets sur lesquels repose le tambour lorsqu'il est dans la première position. Les deux galets sont agencés de façon à ce que le tambour puisse tourner lorsqu'il repose sur les deux galets. Avantageusement, le dispositif de pesage comporte des moyens de levage aptes à soulever le tambour de façon à le faire passer de la première position à la deuxième position. Les moyens de levage comportent de préférence des vérins hydrauliques. Les vérins hydrauliques utilisés pour soulever le tambour sont de préférence les mêmes que ceux utilisés pour peser le tambour. L'installation comporte en outre de préférence des moyens de guidage agencés pour guider le tambour lors de son passage de la première position à la deuxième position. Ces moyens de guidage sont de préférence agencés pour guider le tambour selon un axe vertical. Ces moyens de guidage sont de préférence des plots. Selon un mode de réalisation préférentiel : - l'installation comporte en outre des moyens de détection configurés pour détecter lorsque l'installation est dans la première position et lorsqu'il est dans la deuxième position. Ces moyens de détection comportent de préférence un capteur de position; - l'installation comporte en outre des moyens de commande configurés pour autoriser la rotation du tambour lorsqu'il est dans la première position et pour interdire la rotation du tambour lorsqu'il est dans la deuxième position. Ces moyens de détection et de commande permettent de sécuriser le procédé de pesée du tambour et d'éviter que le tambour ne soit remis en rotation alors qu'il est soulevé. Un autre aspect de l'invention concerne également un procédé de pesage d'un tambour d'une installation selon le premier aspect de l'invention, le procédé comportant les étapes suivantes : - (a) Arrêter la rotation du tambour ; (b) Faire passer le tambour de la première position à la deuxième position ; (c) Peser le tambour. Avantageusement, le procédé comporte en outre une étape d'attente entre les étapes (a) et (b) qui permet au tambour de se stabiliser avant de le faire passer dans la première position. En effet, après avoir arrêté la rotation du tambour, le tambour dérive plusieurs fois avant de se stabiliser. Le procédé peut ensuite comporter une étape de passage du tambour de la deuxième position à la première position, puis une étape de mise en rotation du tambour. Avantageusement, le procédé de pesage du tambour est mis en oeuvre à intervalles réguliers, de façon à connaitre la masse de déchets contenus dans le tambour. Un troisième aspect de l'invention concerne une installation pour pour le traitement des déchets par réduction granulométrique et fermentation aérobie, ladite installation comportant : Un tambour apte à recevoir des déchets à traiter; - Un système de ventilation du tambour ; Un système d'entrainement en rotation du tambour ; Au moins un dispositif de guidage en rotation du tambour, le tambour reposant sur le dispositif de guidage en rotation ; - des moyens de levage aptes à soulever le tambour de façon à ce qu'il ne repose plus sur le dispositif de guidage en rotation. Les moyens de levage comportent de préférence des vérins, de préférence hydrauliques. L'installation selon le troisième aspect de l'invention peut également comporter une ou plusieurs des caractéristiques additionnelles décrites en référence à l'installation selon le premier aspect de l'invention. BREVES DESCRIPTION DES FIGURES D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description détaillée qui suit, en référence aux figures annexées, qui illustrent : - La figure 1, une vue de côté d'une installation selon un mode de réalisation de l'invention ; - La figure 2, une vue en coupe de l'installation de la figure 1 dans la première position ; - La figure 3, une vue en coupe de l'installation de la figure 1 dans la deuxième position ; - La figure 4, une vue en coupe de l'installation de la figure 1 lors d'une opération de maintenance. Pour plus de clarté, les éléments identiques ou similaires sont repérés par des signes de références identiques sur l'ensemble des figures. DESCRIPTION DETAILLEE D'AU MOINS UN MODE DE REALISATION Une installation pour le traitement des déchets par réduction granulométrique des fractions organiques valorisables en voie aérobie et/ou anaérobie contenues dans les déchets et pour la fermentation aérobie des déchets selon un mode de réalisation de l'invention est décrite en référence aux figures 1 à 4. Cette installation 1 comporte un tambour 2. Le tambour 2 s'étend suivant un axe de référence 4. Le tambour 2 présente une forme de virole cylindrique. Le tambour 2 présente généralement une longueur suivant l'axe de référence comprise entre 24 et 50 m et un diamètre compris entre 3.5 et 5 m. Le tambour 2 comporte une extrémité amont 5 et une extrémité aval 6. L'installation comporte également des hélices internes au tambour permettant d'accélérer le déplacement des déchets dans le tambour. L'installation comporte également un système de ventilation permettant de faire circuler de l'air à travers le tambour de façon à favoriser la fermentation des déchets. L'installation 1 comporte également un système d'entrainement en rotation 7 du tambour. Ce système d'entrainement en rotation peut par exemple être celui décrit dans le document EP 1 640 446. L'installation 1 comporte également deux dispositifs de guidage en rotation 8 du tambour. Chaque dispositif de guidage en rotation 8 comporte deux galets 9 sur lesquels le tambour 2 peut reposer tout en étant entraîné en rotation autour de son axe de référence 4. L'installation 1 comporte également des moyens de chargement 10 des déchets à traiter, qui permettent d'insérer les déchets à traiter dans le tambour par l'extrémité amont 5 du tambour. Une fois introduit dans le tambour, les déchets sont brassés, du fait de la rotation du tambour, et déplacés vers l'extrémité avale 6 du tambour notamment par la poussée des nouveaux déchets introduits dans le tambour. Pendant leur séjour dans le tambour, d'environ 2 à 4 jours, les déchets sont progressivement fermentés par des microorganismes aérobies dont l'activité est augmentée par une circulation d'air appropriée générée par le système de ventilation. L'installation 1 comporte également un crible primaire 11 en tôle perforée disposé devant l'extrémité avale 6 du tambour et par lequel les déchets ressortent du tambour. En sortie du tambour, les déchets forment deux fractions : - une fraction fine riche en matière organique pré-fermentée, qui va subir le traitement biologique; - une fraction plus grossière constituant le refus. L'installation comporte ensuite des moyens d'évacuation 16 permettant d'amener les déchets vers un autre dispositif de traitement. La masse de déchets introduits par l'extrémité amont 5 du tambour 2 est connue. Afin de connaitre la masse déchets sortant du tambour, l'installation comporte au moins un dispositif de pesage. Plus précisément, l'installation comporte de préférence autant de dispositifs de pesage 20 qu'elle comporte de dispositifs de guidage en rotation 8. Ainsi, dans ce mode de réalisation, l'installation comporte de préférence deux dispositifs de pesage 20. Un dispositif de pesage 20 apparait plus précisément sur les figures 2 à 4. Les deux dispositifs de pesage 20 sont de préférence identiques. Le dispositif de pesage 20 est de préférence situé entre les deux galets 9 du dispositif de guidage en rotation 8. Le dispositif de pesage 20 comporte un berceau de levage 21 apte à supporter le poids du tambour 2. Le berceau de levage 21 présente une paroi cylindrique de façon à épouser la forme de la paroi extérieure du tambour. Le dispositif de pesage 20 comporte également deux vérins hydrauliques 22 qui assurent deux fonctions : - Ils permettent tout d'abord de soulever le tambour 2 ; - Et ils permettent également de peser le tambour 2. En effet, l'installation peut être placée dans deux positions : - Une première position, représentée sur la figure 2, dans laquelle le tambour repose sur le dispositif de guidage en rotation 8, et plus précisément sur ses galets 9; - Une deuxième position, représentée sur la figure 3, dans laquelle le tambour repose sur le dispositif de pesage 20, et plus précisément sur son berceau de levage 21. Les vérins hydrauliques 22 permettent de faire passer l'installation de la première position à la deuxième position et inversement. Pour cela, les vérins hydrauliques 22 sont disposés sous le berceau de levage 21. Les vérins hydrauliques 22 comportent chacun une tige 24 qui peut être plus ou moins rentrée un logement 25 du vérin. Lorsque les vérins hydrauliques 22 sont en position tige rentrée, le berceau de levage 21 repose sur un châssis de sécurité 23. Ce châssis de sécurité 23 est disposé sous le berceau de levage 21 de sorte que le berceau de levage repose sur le châssis de sécurité 23 lorsque l'installation est dans la première position. Le châssis de sécurité 23 permet d'éviter que le berceau de levage 21 ne repose en permanence sur les vérins hydrauliques 24 et qu'il les détériore. Ainsi, lorsque l'installation est dans la première position, il y a un espace entre le tambour 2 et le berceau de levage 21 et le tambour 2 repose sur les galets 9. Lorsque les tiges 24 des vérins sont sorties, comme représentées sur la figure 3, elles soulèvent le berceau de levage 21 jusqu'à ce que celui-ci vienne en contact avec le tambour 2. Ensuite, plus les tiges 24 sortent, plus elles soulèvent le berceau de levage 21, de sorte que celui-ci soulève le tambour 2 qui n'est alors plus en contact avec les galets 9. Inversement, il est possible de faire passer l'installation de la deuxième position à la première position en rentrant les tiges 24 des vérins dans leurs logements 25. Par ailleurs, le dispositif de pesage 20 comporte des moyens de guidage 26 aptes à guider le tambour lors de son passage de la première position à la deuxième position et inversement. Ces moyens de guidage comportent de préférence des plots de guidage qui permettent au tambour 2 d'être soulevé verticalement. Le dispositif de pesage 20 comporte également des moyens de détection configurés pour détecter si l'installation est dans la première ou dans la deuxième position. Ces moyens de sécurité comportent de préférence un capteur de position 27 agencé pour détecter si l'installation est dans la première ou dans la deuxième position. Pour cela, le capteur de position 27 est de préférence inséré dans le châssis de sécurité 23 face au berceau de levage 21 de façon à ce que le berceau de levage 21 soit en contact avec le capteur de position 27 lorsque le berceau de levage 21 repose sur le châssis de sécurité 23. Ainsi, lorsque l'installation est dans la première position, le berceau de levage 21 repose sur le châssis de sécurité, ce que détecte le capteur de position. Lorsque l'installation est dans la deuxième position, le berceau de levage n'est plus en contact avec le châssis de sécurité et donc il n'est plus non plus en contact avec le capteur de position, qui détecte alors que l'installation est dans la deuxième position. Le capteur de position 27 est de préférence relié à des moyens de commande configurés pour : - autoriser le système d'entrainement en rotation 7 à entrainer en rotation le tambour lorsqu'il est dans la première position et pour : - interdire au système d'entraînement en rotation d'entraîner le tambour en rotation lorsqu'il est dans la deuxième position. Un procédé de pesage mis en oeuvre dans l'installation décrite précédemment va maintenant être décrit. En temps normal, l'installation est dans la première position. Le tambour 2 repose sur le dispositif de guidage en rotation 8. Le berceau de levage 21 repose sur le châssis de sécurité 23. Un jeu est présent entre le berceau de levage 21 et le tambour 2. Les tiges 24 des vérins sont rentrées dans leurs logements 25. Le capteur de position 27 détecte que le tambour est dans la première position et les moyens de commande autorisent le système d'entrainement en rotation 7 à entrainer en rotation le tambour. Lorsque l'on veut peser le tambour 2, le procédé comporte tout d'abord une étape d'arrêt de la rotation du tambour 2. Le procédé comporte ensuite une étape de temporisation permettant d'attendre que le tambour 2 s'arrête réellement et se stabilise. Cette étape de temporisation peut par exemple durer entre 30 et 60 secondes. Le procédé comporte ensuite une étape de passage de la première à la deuxième position au cours de laquelle les tiges 24 des vérins hydrauliques sont sorties de leurs logements 25 de façon à soulever le berceau de levage 21. Les tiges des vérins hydrauliques sont de préférence sorties lentement, c'est-à-dire à une vitesse de l'ordre de 1 ou 2 mm/s. Lors de cette étape, le berceau de levage 21 va venir en contact avec le tambour 2, puis il va le soulever suffisamment pour que le tambour 2 ne repose plus sur le dispositif de guidage en rotation 8 mais uniquement sur le berceau de levage 21. Lorsque l'installation comporte deux dispositifs de pesage 20, ces deux dispositifs de pesage 20 sont de préférence actionnés en même temps, de façon à ce que les deux berceaux de levage 21 soulèvent en même temps le tambour 2. Toutefois, selon un autre mode de réalisation, on pourrait également envisager d'actionner les deux dispositifs de pesage l'un après l'autre. Le procédé comporte ensuite une étape de pesage du tambour 2. Cette étape est de préférence réalisée en contrôlant la pression dans les vérins hydrauliques 22. Ce contrôle de la pression est de préférence réalisé après une nouvelle étape de temporisation, de préférence comprise entre 2 et 3 secondes. Cette nouvelle étape de temporisation permet d'attendre que la pression dans les vérins se stabilise. La valeur de la pression maximum relevée dans les vérins est ensuite traduite en masse et elle correspond à la masse du tambour et des déchets qu'il contient. Une fois la pesée effectuée, l'installation peut à nouveau être placée dans la première position. Pour cela, le procédé comporte une étape au cours de laquelle les tiges 24 sont rentrées dans leurs logements 25. Au cours de cette étape, les tiges sont rentrées dans un premier temps à vitesse lente, c'est-à-dire à une vitesse de l'ordre de 1 ou 2 mm/s, tant qu'elles supportent le poids du tambour et du berceau de levage. Ensuite une fois que le tambour repose à nouveau sur les galets 9 et que le berceau de levage 21 repose sur le châssis de sécurité 23, les tiges 24 des vérins hydrauliques sont de préférence rentrées en vitesse rapide, c'est-à-dire à une vitesse de l'ordre de 3 à 5 mm/s Le capteur de position 27 détecte alors à nouveau que l'installation est dans la première position, et les moyens de commande autorisent le système d'entrainement en rotation 7 à entrainer en rotation le tambour 2. Ce procédé de pesage est de préférence mis en oeuvre à intervalles réguliers, par exemple toutes les 24 heures. En référence à la figure 4, les vérins hydrauliques 22 peuvent également être utilisés pour soulever le tambour 2 lors des opérations de maintenance, par exemple pendant les interventions de remplacement de roulement ou de galets porteurs 9. Le procédé de levage utilisé lors des opérations de maintenance est le même que celui utilisé lors des opérations de pesage, mais de manière à sécuriser totalement ces interventions qui peuvent durer plusieurs jours, le procédé de maintenance comportera en outre une étape au cours de laquelle on intercalera, entre le berceau de levage 21 et le châssis de sécurité 23, un ensemble de cales 28. Une fois les cales 28 mises en place, les vérins hydrauliques 22 seront rentrés de façon à laisser la charge du tambour reposer directement sur le châssis de sécurité 23. Les cales 28 permettent de s'affranchir d'une éventuelle rupture de flexible ou panne de la centrale hydraulique. Les cales 28 resteront en place pendant toute la durée de l'opération de maintenance. Naturellement l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits en référence aux figures et des variantes pourraient être envisagées sans sortir du cadre de l'invention. Ainsi, le dispositif de pesage pourrait comporter des jauges de contrainte, pesons, capteurs de pesage ou tout autre moyen de pesage, au lieu de mesurer la pression dans les vérins hydrauliques. REVENDICATIONS1. Installation (1) pour le traitement des déchets par réduction granulométrique et fermentation aérobie comportant : Un tambour (2) apte à recevoir des déchets à traiter; Un système de ventilation du tambour ; Un système d'entrainement en rotation (7) du tambour (2); Au moins un dispositif de guidage en rotation (8) du tambour (2); Caractérisée en ce que l'installation (1) comporte en outre au moins un dispositif de pesage (20) du tambour (2). 2. Installation (1) selon la revendication précédente, dans laquelle le dispositif de pesage (20) comporte des vérins hydrauliques (22) aptes à soulever le tambour (2) de façon à le peser. 3. Installation (1) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel l'installation (1) est apte à être placée dans deux positions : - Une première position dans laquelle le tambour (2) repose sur le dispositif de guidage en rotation (8), le tambour (2) étant apte à être entraîné en rotation lorsqu'il est dans la première position ; - Une deuxième position dans laquelle le tambour (2) repose sur un berceau de levage (21), le tambour (2) étant immobile en rotation lorsqu'il est dans la deuxième position. 4. Installation (1) selon la revendication précédente, comportant en outre des moyens de levage aptes à soulever le tambour de façon à le faire passer de la première à la deuxième position. 5. Installation selon la revendication précédente, dans laquelle les moyens de levage comportent des vérins hydrauliques (22). 6. Installation (1) selon l'une des revendications 3 à 5, comportant en outre des moyens de guidage (26) agencés pour guider le tambour (2) lors de son passage de la première position à la deuxième position. 7. Installation (1) selon l'une des revendications 2 à 6, comportant en outre des moyens de détection configurés pour détecter lorsque l'installation est dans la première position et lorsqu'il est dans la deuxième position. 8. Installation (1) selon la revendication précédente, comportant en outre des moyens de commande configurés pour autoriser la rotation du tambour lorsqu'il est dans la première position et pour interdire la rotation du tambour lorsqu'il est dans la deuxième position. 9. Procédé de pesage d'un tambour d'une installation (1) selon l'une des revendications 3 à 8, comportant les étapes suivantes : Arrêter la rotation du tambour (2); Faire passer le tambour (2) de la première position à la deuxième position ; Peser le tambour (2).