APPARATUS FOR COMPOSTING ELEMENTS OF DIFFERENT ORIGINS BY AEROBIC FERMENTATION

Abstract: 1. Composting installation for obtaining stabilized compost by aerobic fermentation of animal and/or vegetable compounds from various origins in a chamber or fermenter (6) equipped with air supply means and internal mixing means (13) and (15) for compounds subjected to fermentation, the said means may be activated intermittently characterized in that the fermenter is comprised of interchangeable modular elements that can be superimposed ; each module being comprised of a horizontal cylindrical drum equipped with mixing means and air introduction means (13) and (15), an upper loading aperture (11) and a lower emptying aperture (12) in relation to lower module loading aperture (11), the supply and emptying aperture (11) and (12) being respectively located at each end of the drum on its longitudinal axis.

Description: La présente invelft a a pour objet un procédé de fabrication de compost stabilité par fermentation aérobie de composés animaux et/ou végétaux d'origine diverses. La présente invention a également pour objet l'installation mise en oeuvre. Les composés organiques animaux et/ou végétaux mis en oeuvre par le procédé selon ltinvention sont des déchets de toute nature et origine préalablement triés pour en retirer les matériaux non susceptibles de compostage tels que les métaux ou les matières plastiques. Ces déchets peuvent titre ou comporter des déchets dtabattoirs, du sang, des matières de degrillage, des matières de flottaison, des matières stercoraires, des ordures ménagères, des sciures, des rafles de mals ou des végétaux et plus généralement tous déchets susceptibles de fermentation. La fermentation aérobie dtun composé tel que défini vise à une transformation de celui-ci en un produit stable, homogène et pasteurisé obtenu par activité microbiologique entraînant une consommation d'oxygène par les micro-organismes, une production de gaz carbonique et une production calorifique. La consommation dtoxygène et de gaz carbonique est dénommé activité respiratoire. Ces trois paramètres sont intimement liés. Des conditions défavorables peuvent géner le développement de l'activité respiratoire dzs micro-organismes aérobie, ce qui peut se traduire par une baisse de la température du mélange, limitant lteffet de pasteurisation ou encore par un développement des micro-organismes anaérobie susceptibles dtengendrer une production de gaz malodorants. I1 est donc necessaire pour maltriser le compostage, de réguler, en relation les uns avec les autres,les trois paramètres cidessus énonces. On a proposé de réguler activité respiratoire en insufflant de air en fonction de la teneur en C 02 des gaz rejettés ou en fonction de la température, les résultats obtenus sont imparfaits car la mesure est effectuée sur une masse trop importante pour hêtre représentatrice des conditions homogènes de ferment tion. On a proposé également pour favoriser ltacti1rite respiratoir de procéder à un brassage continu de la masse du produit trai Ce procédé est coûteux en énergie, il est en outre imparfait dans la mesure oh un brassage continu peut atre nuisible à l'installation des colonies microbiennes. On a également proposé de procéder à un brassage intermittent conjointement à une insufflation d'air lorsque était observé un ralentissement du procéssus de fermentation. Ce procédé est imparfait car il entraîne des irrégularités dal le déroulement du processus de fermentation générateur de perl de temps. La présente invention a pour objet un procédé qui vise à une régulation corrélative des paramètres énoncés plus haut. Par ailleurs, la durée des opérations de compostage par fermer tation aérobie est généralement longue pour parvenir à un produit utilisable sans risques, notamment dans l'agriculture. Cela conduit souvent à écarter la solution du compostage pour la valorisation des déchets. En effet, compte tenu de la durée de l'opération et des quanti qu?il est necessaire de traiter pour que ltopération présente de I'intérêt au point de vue économique on est conduit à défau de prévoir des stations de compostage à grande capacité, couteuses en espace et en matériel, à procéder à un stockage des produits préalablement au traitement. Ce stockage outre les contraintes de surface est générateur de nuisances, notamment olfactives. La présente invention vise à obvier à ltinconvénient, ci-dessu en introduisant la possibilité d'un traitement en continu des déchets à mesure de leur production et en permettant de traitez éventuellement en des lieux différents les phases de stabilisation et de fermentation. A eet effet, le procédé selon l'invention de fabrication de compost stabilisé par fermentation aérobie de composés organiqL animaux et,/ou végétaux d'origines diverses dans une enceinte ou fermenteur doté de moyens d'alimentation en air et des moyens internes de brassage des composés soumis à la fermentation, les dits moyens de brassage pouvant etre actionnés de manière inter mittente, consiste à introduire un composé présentant un degré hygrométrique déterminé, à effectuer l'apport d'air de manière continue et régulée quantitativement en coordination avec la fréquence et la durée des séquences de brassage, oxygénation et brassage étant conditionnés par le maintien à son niveau optimum de l'activité respiratoire et de la température en fonction das besoins des micro-organismes, en sorte que le processus de fermentation s'éffectue sans dscontinuité et qu'il ne soit pas utilisé notamment pour le brassage plus dténergie qutil ntest necessaire. Suivant une autre disposition du procédé objet de l'invention, ltoperation de compostage des composés organiques est effectuée suivant un cycle court de sterilisation par la chaleur jusqutà homogénéisation et obtention dtun rapport carbone sur azote compris entre 20 et 25 et dtun PH de l'ordre de 7 à 9, et le produit obtenu non polluant est stocké pour maturation complemen- taire jusqu'à obtention d'un produit à rapport C/N et à PH moins élevé et susceptible dtêtre utilisé sans risques en agriculture. Suivant une autre disposition de l'invention, l'installation de mise en oeuvre du procédé comporte une enceinte ou fermenteur constitué dtune pluralité de modules identiques et interchangeables dotés respectivement de moyens propres de brassage du mélang et de circulation du dit mélange et de moyens de mise en communication les uns avec les autres, les dits modules étant disse- cialbes les uns des autres et gerbables en sorte que l'enceinte ou fermenteur puisse être adapté en capacité en fonction des besoins. Autres avantages et caractéristiques apparaîtront à la lecture de la description ci-après de l'invention suivant une forme préférée de réalisation donnée à titre d'exemple non limitatif et illustrée par les dessins joints, dans esquels - La figure i est une vue en plan d'une installation de compostaf selon l'invention. - La figure 2 est une vue en élévation dan fermenteur modula selon l'invention. - La figure 3 est une vue latérale de la fig.2. - La figure 4 est un graphique représentant ltévolution des p mètres observés en cours d'un cycle de compostage selon 1 invention. - La figure 5 est un graphique représentant réaction du brassc sur 1tévolution des principaux paramètres du compostage. - La figure 6 est un graphique representant les variations de la quantité d'02 résiduel en fonction de Ia fréquence du brassage des produits. Telle que représenté en fig. 1 > l'installation de compostage selon l'invention comprend une trémie receptrice 1 avec dispositif mélangeur non représenté du type connu des produits qui y sont déversés. En amont de la trémie 1 sont disposées en communication avec celle-ci par des moyens connus du type tapis transporteur ou autres, des trémies spécifiques propres à la reception de certains types de produits et dotées si besoin de matériels de traitement des dits produits. En fig.1 est représentée une trémie 2 pour matières stercorairt et de dégrillage reliée à la trémie centralisatrice 1 par une vis transporteuse 3 rotative dans une auge perforée pour obten un égouttage des produits. Une trémie 4 est également représentée pouvant recevoir autre produits tels que des apports carbonés du type rafles de maSs concassés, la dite trémie étant en relation avec la trémie 1 pa un transporteur 5. Il va de soi que autres trémie spécifiques peuvent être prévu et que d'autre part, certains type de matières organiques peuve être apportées directement à la trémie centralisatrice. En aval de la trémie centralisatrice ï est disposée une batteri de un ou plusieurs fermenteurs t ou réacteurs alimentés à parti. de la trémie 1 par un tapis 7 ou tout autre dispositif. En bout de la batterie de fermenteurs 6 dans laquelle steffectut 1 ?opération de c u7ostaEe est ménagée une aire 5 de stockage et de maturation du produit stabilisé obtenu. En fig.2 est représenté un fermenteur 6. Chaque fermenteur 6 est doté de moyens d'alimentation en mélange à traiter constitué par exemple comme représenté par une vis sans fin 9. A la base de chaque fermenteur, stil en est disposé plusieurs destinés à traiter successivement une même charge de mélange sont disposes des moyens de déversement du type goulotte lO et de reprise du mélange du type vis sans fin pour alimenter le fermenteur voisin. Les vis sans fin 9 sont dotes de moyens d'asservissement du type moto réducteur électrique commandés pour fonctionner de manière continue ou discontinue. Chacun des fermenteurs 6 est doté de moyens d'alimentation en air, de moyens de mesure des paramètres de la fermentation aérobie tels que moyens de mesure de type connu. de la température, moyen de mesure de l'activité respiratoire, c'est-à-dire de la production de C 02 et de l'oxygène residuel. Chacun des fermenteurs 6 est doté de dispositifs de fermetures étanches non representees à l'entrée 6A et à la sortie 6B. Chacun des fermenteurs 6 est constitue par un ou plusieurs élé- ments modulaires identiques 10. Comme représenté en fig.2, le fermenteur 6 est constitué par trois éléments modulaires superposés. Chacun des éléments modulaires 10 est constitué par une cuve cylindrique horizontale dotée d'une ouverture supérieure il de chargement et d'une ouverture inférieure 12 de vidange. Les ouvertures il et 12 sont ménagées respectivement à chacune des extrémités de l'axe longitudinal du module cylindrique. La circulation du mélange s'effectue à l'intérieur du fermenteur 6 d'un module 10 à l'autre par leurs ouvertures il et 12 sous réaction des moyens de brassage du mélange ce qui crée une circulation du mélange de ltentrée 6A vers la sortie GB. Chacun des modules est doté de moyens de brassage du mélange. Comme représenté en fig.2, les moyens de brassage sont constitués par un arbre horizontal 13 coïncidant avec l'axe de la cuve et tourillonnant dans des paliers des flancs de la cuve. Un groupe moteur 14 extérieur et monté sur l'un des flancs de la cuve est calé sur le dit arbre 13. De préférence, le groupe moteur est un motoréducteur électrique relié à un dispositif de commande de type connu. Sur l'arbre 13 sont montés fixées des pales 15 avec masselotte dtextremite. De préférence, les pales 15 sont disposées suivant une configure tion hélicoïdale en sorte de constituer une vis qui contribuera simultanément au brassage du mélange renfermé dans la cuve et à son déplacement depuis l'extrémité de la cuve sous l'ouverture d?aIimentation.jusqu?à l'autre extrémité de la cuve ou se trouve lrouverture de vidange. Les orifices il et 12 des cuves sont en relation par un conduit 17. A chacune des extrémités de arbre 13 es-t monté latéralement au flanc interne de la cuve une pale racleuse 16. De préférence, chacune des pales 16 est diamétralement opposée à l'autre. Chacune des cuves cylindriques constituant l'élément modulaire est fixé sur un bâti 18 en forme de parallèlêpipède rectangle qui permet le gerbage des modules les uns sur les autres. De ce fait. il est possible de réaliser en fonction des besoins un fermenteur constitue par un ou plusieurs modules. Suivant une forme caractéristique de réalisation. de l'invention telle que représentée en fig.2, les orifices d'alimentation supérieurs et d tevacuation inférieurs de chacun des modules sont respectivement ménagés à chacune des extrémités du dit module en sorte que lors de leur superposition à l1orifice d'évacuation du module supérieur corresponde l'orifice d'alimentation du module inférieur. La conception nodulaire et le conduit 17 ménagé entre les ouvertures 15 et Il de chaque module permet de loger dans le dit conduit 17, en tout point du circuit, entre deux modules un dispositif déchiqueteur en fonction des besoins. Comme représenté e F 2, l'ensemble fermenteur G est doté d'une isolation exterieure 19 afin dtéviter les déperditions de chaleur. Chacune des cuves est dotée de buses non représentées dtalimen- tation en air à partir d'un groupe ventilateur ou compresseur doté de moyens connus de régulation de son débit. Afin d'optimiser le procédé, il est également prévu des moyens d'apports calorifiqes par exemple constituées par des gaines avec ou sans accélérateurs de circulation qui transfèrent la chaleur depuis par exemple le fermenteur médian ou le module inférieur, crest-à-dire, celui ou ceux où la réaction est à son niveau optimum et où donc le dégagement calorifique est important vers ceux où la réaction ntest pas encore commencée, où est à ses débuts, ctest-à-dire le premier fermenteur ou les modules supériturs. Le procédé suivant l'invention est le suivant : les différents composés du produit sont amenés dans la trémie centralisatrice 1 éventuellement après avoir subi une préparation telle que par exemple un broyage Dans cette trémie le produit subit un mélange destiné à lthomo- généiser. Il est éventuellement chargé en eau afin de parvenir au degré hygrométrique désiré qui est de l'ordre de 60 0 à 70 V0 du poids total du mélange. Le mélange est effectué à partir des différents composants en sorte que le rapport carbone sur azote soit compris entre 20 et 40. Le PH est contrôlé et éventuelement réglé à 7, ou entre 7 et 9 Le produit est introduit dans le fermenteur 6 où la réaction débute et il passa successivement dans chacun des modules tandis que au fur et à mesure ¯'alimentation en produit non traité se poursuit dans la batterie de fermentation. En fig. 4 est matérialisé ltevolution des différents paramètres d'une opération de compostage rapide selon l'invention. La production de C 02 est représentée en traits courts, la conson mation dtO2 est représentée en traits longs et la courbe de température par un trait plein. La réaction met à se déclencher une période de plusieurs heur mais qui peut être raccourcie par préchauffage à partir des app calorifiques tels que décrits, et se traduit par une ascension rapide de la production de C 02 Jusqu'à un maximum au terme d'une période d'environ 48 h puis elle décroît progressivement Il en est de même pour la consommation dtoxygène. La courbe de température subit une évolution qu situe son niv maximum aux environ de 70 . Au terme dtune période dtenviron 72 eues, on constate une retombée qui annonce la fin de la réaction. Pendant toute la durée de la réaction, il est necessaire que soit assurée une bonne corrélation entre les différents paramè tres. Cette corrélation est obtenue par une alimentation en air pers: nente au niveau de chaque module 6 et en régulant cette aliment tation en fonction des besoins en oxygène des micro-organismes ctest-à-dire en fonction dtun déroulement optimisé de l'activité respiratoire, L'alimentation en air s'effectue par tous moyens connus. Sa régulation s'effectue en fonction de la teneur en oxygène ot en C2 du gaz de sortie. De préférence, la mesure est effectuée par tous moyens connus sur la teneur en oxygène résiduel du gaz de sortie et la régulation vise à maintenir à tout moment un résidu dtoxygene de 2 5 % du volume. La quantité d'air insufflée pour tenir compte des besoins compt tenu du volume interne de chaque module qui est dans exemple choisi de 8 m3 est de tordre de 3 m3 d'air par heure, et par mètre cube de produit traité. La température est également régulée en sorte d'hêtre maintenue au cours du cycle dans un intervalle de 50 C en plus ou en moin de la température interne moyenne de chaque module. La durée, la fréquence et intensité de l'opération de brassagt sont réglées pour maintenir activité respiratoire à son activité maximum. Le brassage a essentiellement pour but d'homogénéiser le produit en évitant la formation de sphères d'influence microbienne3 spé cifiques. Comme représenté en fig.5, le brassage intervient sur les trois paramètres de la réaction. Le point X des courbes de production de C 02 et de corsommation d'oxygène figure une interruption temporaire du brassage énoncé plus avant comme devant débuter en cas de baisse de Itacti vité respiratoire et/ou de la température. Il est alors constaté une diminution rapide de la consommation dur02 et de la production de C 02 qui chute de plus de 60 % en quelques heures. A l'inverse, une reprise du brassage entraîne un accroissement rapide de ces deux données. Il en est de même comme représenté en At et Bt de la courbe de température. Un arrèt du brassage ou la suppression de celui-ci entraîne une chute de température, jusqu'a reprise de celui-ci. La fig.6 représente deux cas de variation de la quantité d?oxygène résiduel dans le gaz de sortie en relation avec ltor- ganisation du brassage du produit et donc illustre la consommation d'oxygène et l'activité respiratoire. En traits discontinu est représenté en pourcentage la proportion dur02 résiduel dans e cas d'un préréglage de la fréquence de brassage suivant une séquence toute les trois heures. On constate que si le pourcentage dtoxygène résiduel à tendance à croltre au fur et à mesure du développement du processus chacune des séquences de brassage représentée par une flèche a pour effet de réduire cette proportion ou de la stabiliser. En fait, suivant le graphique tel qu'énoncé, il peut être organisé une auto-régulation de l'activité biologique par un déclenchement automatique du malaxeur par tous moyens connus dès que le niveau résiduel de ltoxygène s'élève. Sur la même figure est représenté en traits courts l'évolution du pourcentage dtoxygène résiduel dans le cas d tut préréglage de la fréquence de brassage à une séquence toutes les heures, durée au delà de laquelle la consommation de 02 se stabilise et tend à diminuer. On constate que grace au brassage ainsi régulé auquel s'aJoute l'apport régulier d'air la consommation de 02 est régulière et sans évolution brutale à la hausse eu à la baisse. De ce fait on obtien une optimisation du processus de fermenta tion qui peut s'effectuer dans de bonnes conditions et dans un délai relativement bref, par exemple de l'ordre de deux à tro jours. Le brassage discontinu conjointement avec rapport permanent erégulé dtair présente en outre l'avantage de n'utiliser que lténergie necessaire. Il va de soi que le procédé selon l'invention peut recevoir de. aménagements et des variantes et que notamment les durées et quantités donnees sont variables en fonction de la nature et structure des matériaux à composter. Le produit obtenu est parfaitement stable et peut après phase de maturation sur l'aire de stockage 8 ou en tout autre lieu être utilisé sans risque. La présente invention peut recevoir des aménagements et des variantes dans le domaine des équivalents techniaues sans pour autant sortir du cadre du présent brevet.

Claims: REVENDICATIONS Rt/ Procédé de fabrication de compost stabilisé par fermentation aérobie de composés animaux et/ou végétaux d'origines diver ses dans une enceinte ou fermenteur (6) doté de moyens dtali- mentation en air et de moyens internes de brassage (l3),(15) des composés soumis à la fermentation, les dits moyens de brassage pouvant être actionnés de manière intermittente, le dit procédé étant caractérisé en ce qu'il consiste à introduire dans le fermenteur un mélange présentant un degré hygrométrique déterminé, à effectuer l'apport d'air de manière continue et régulée quantitativement en coordi nation avec la fréquence et la durée des séquences de bras sage, oxygénation et brassage étant conditionné par le maintien à son niveau optimum de l'activité respiratoire et de la température en sorte que le processus de fermenta tion s'effectue sans discontinuité et irrégularité et qu'il ne soit pas utilisé notamment pour le brassage plus dténer- gie qu'il ntest necessaire. R2/ Procédé selon lt revendication l caractérisé en ce que l'opé- ration de compostage des composés organiques est effectuée suivant un cycle court de pasteurisation par la chaleur jusqu'à homogénéisation du produit et obtention dtcn rapport carbone sur azote compris entre 20 et 25 et d'un PH de l'ordre de 7 à 9 et que le produit obtenu non polluant est stocké pour maturation oemplémentaire jusquth obtention d'un produit à rapport C/N et à PH moins élevé et susceptible autre utilisé sans risque. R3/ Procédé selon la revendication l caractérisé en ce que le mélange subit au cours du compostage dans le fermenteur (6) une circulation en fonction des séquences de brassage. R4/ Installation de compostage mettant en oeuvre le procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que le fermenteur (6) est constitué à partir d'éléments modulaires (10) iden tiques, interchangeables et superposables dotés de moyens de brassage (13),(15) et de motes de mise en communication (11) et (12) les uns avec les autres. R5/ Installation de compostage selon la revendication 3 caract risée en ce que chacun des éléments modulaires (10) ou cuv horizontale est dotée sur un axe transversal horizontal (1 de pâles (15) disposées suivant une configuration helicold en sorte quelles constituent moyens de brassage et dtéva- cuation du produit. R6/ Installation de compostage selon ia revendication 4 carac térisée en ce que l'ouverture (ll) d'alimentation et (12) d'évacuation soit respectivement disposées à chacune des extrémités de la cuve suivant l'axe longitudinal. R7/ Installation de compostage selon la revendication 4 carac térisé en ce que les cuves (io) sont disposées à l'intérieur d'un bâti permettant leur gerbage. R8/ Installation de compostage selon la revendication 3 caracte risée en ce que entre les ouvertures (12) de vidange et (11) d'alimentation de l'un quelconque des éléments modu laires peut être intercalé un dispositif broyeur et ou déchiqueteur.

Inventors: PLAT, JEAN YVES
Applicants: ASSOCIATION POINT D'ACCES TECHNOLOGIQUE 81
Application year: 1983
Main classification: C05F9
IPC codes: C05F17