CA2919742A1 - Centre de compostage et de biosechage et methode de valorisation de residus organiques par compostage - Google Patents

Abstract

L'invention propose un procédé de valorisation des déchets organiques qui combine un procédé de bioséchage et de compostage. Ce procédé permet de composter des résidus ayant une forte teneur en humidité sans toutefois nécessiter de grande quantité d'agents structurants provenant de l'extérieur. Ce procédé comporte une phase de traitement intensif avec aération et retournement régulier, une phase de maturation primaire ventilée non retournée et une phase de maturation finale sans aération et sans retournement. Le tamisage a lieu avant la maturation et est effectué de façon à obtenir une fraction grossière, une fraction fine et les déchets. La fraction fine est dirigée vers la maturation et la fraction grossière est envoyée dans une zone de séchage pour être recirculée avec des intrants plus humides. La chaleur provient d'un échangeur qui prélève la chaleur contenue dans l'air chaud extrait des phases de traitement intensif et de maturation. Cette chaleur peut également être utilisée pour assécher des résidus pour les envoyer en stockage en vue de les composter ultérieurement.

Description

Titre de l'invention Centre de compostage et de bioséchage et méthode de valorisation de résidus organiques par compostage.
Domaine de l'invention [0001] La présente invention concerne essentiellement un procédé de valorisation de résidus organique par compostage. Plus précisément, la présente invention concerne un centre de compostage et de bioséchage et une méthode valorisation de résidus organique par compostage dans un centre de compostage et de bioséchage.
Historique de l'invention

[0002] La prise de conscience progressive des problématiques environnementales a propulsé la gestion des déchets au sommet des préoccupations. Compte tenu de l'accroissement des zones urbaines et de la quantité de déchets, la stratégie de gestion de ces derniers face aux contraintes écologiques environnementales devient un enjeu capital.

[0003] Les déchets organiques comptent pour plus de la moitié des déchets générés par les citoyens. La valorisation de cette importante quantité de résidus est devenue essentielle et le compostage est actuellement le moyen de valorisation le plus utilisé.

[0004] Le compostage nécessite un rapport carbone/azote adéquat, une aération suffisante et régulière, et un taux d'humidité proche de 60% en poids. Dans les procédés de compostage conventionnels, la matière reçue est mélangée avec un structurant et mise en traitement. La matière est ensuite tamisée pour retirer les contaminants.

[0005] Dans les procédés de compostage industriels plus évolués, le compostage se déroule d'abord dans une aire de traitement intensif et ensuite dans une aire de maturation. La phase de compostage intensif se déroule avec une aération importante et des retournements de la matière réguliers. La réorganisation régulière de la matière, son oxygénation et l'évacuation de la chaleur permettent d'accélérer drastiquement la réaction de transformation de la matière organique. Après un certain temps, le besoin en aération diminue et on entre dans la phase de maturation. La matière est alors déplacée vers une aire de maturation.

[0006] Dans les procédés conventionnels, il existe une problématique avec les résidus plus humides comme les biosolides ou les résidus alimentaires. La quantité de structurant nécessaire est parfois très importante, car pour le bon déroulement du processus de compostage, le taux d'humidité doit être abaissé à 60%. Les structurants provenant de l'extérieur ont eux même un taux d'humidité assez élevé.

[0007] Les étapes du procédé industriel conventionnel sont décrites ci-dessous et représentées à la figure 1. La matière à composter est mélangée à un structurant afin d'obtenir un ratio C/N entre 20 et 35 et un taux d'humidité de 50% à 65%. Les matières sont ensuite déplacées dans une aire de traitement intensif où la matière est bien aérée et agitée régulièrement. Lorsque la réaction diminue en intensité, elle est dirigée vers une aire de maturation non ventilée. Après cette période de maturation, la matière est tamisée pour extraire les contaminants du compost.
Résumé de l'invention

[0008] Selon un aspect de la présente invention, la méthode permet au moins de mitiger les faiblesses associées au procédé industriel conventionnel de compostage.

[0009] Selon un aspect de la présente invention, il est généralement possible de diminuer la quantité de structurant qui s'ajoute aux intrants à traiter en utilisant un structurant issu du procédé et séché avec la chaleur du procédé.

[0010] Selon un autre aspect de la présente invention, il est généralement possible de régulariser le flux de matière à introduire dans les équipements de compostage de façon à
de diminuer la taille ou le nombre d'équipements dispendieux.

[0011] Selon un aspect supplémentaire de la présente invention, il est généralement possible d'optimiser la vitesse de décomposition en soufflant de l'air chaud et en préchauffant les résidus.

[0012] Selon un autre aspect de la présente invention, il est généralement possible d'améliorer l'utilisation de la zone de traitement intensif en préchauffant les résidus. Les matières introduites ont préférablement déjà une température élevée et les micros organismes auront préférablement déjà commencé à se multiplier.

[0013] Selon un aspect de la présente invention, il est généralement possible d'optimiser l'espace et possiblement de mitiger les coûts associés à la phase de maturation.

[0014] Selon un aspect de la présente invention, il est généralement possible de récupérer la fraction carbonée par la combinaison d'un tamisage fin et grossier :
a. Ainsi, le tamisage fin permet généralement de réduire la quantité de morceaux de bois non suffisamment décomposés qui est envoyé en maturation ;
b. Le tamisage fin vise aussi la diminution de la quantité de matière carbonée qui est importer de l'extérieur ;
c. Le tamisage fin vise également la diminution de la quantité de rejets ;
d. Le tamisage fin vise également l'augmentation du taux de récupération de la matière organique. Ainsi, les morceaux plus longs à décomposer seront maintenus dans la boucle jusqu'à ce qu'ils atteignent préférablement une dégradation suffisante pour aller en maturation.

[0015] L'invention propose un procédé de valorisation des déchets organiques qui combine un procédé de bioséchage et un procédé de compostage. Ce procédé
permet généralement de composter des résidus ayant une forte teneur en humidité avec une quantité réduite d'agents structurants provenant de l'extérieur en comparaison avec les procédés conventionnels.

[0016] Selon une incarnation de l'invention, le procédé comporte préférablement une phase de traitement intensif avec aération et retournement régulier, une phase de maturation primaire ventilée non retournée et une phase de maturation finale sans aération et sans retournement.

[0017] Le tamisage a généralement lieu avant la maturation et est effectué de façon à
obtenir différentes fractions, préférablement une fraction grossière, une fraction fine et une fraction contenant les déchets. La fraction fine est dirigée ou envoyée vers la maturation et la fraction grossière est dirigée ou envoyée dans une zone de séchage pour être recirculée et/ou mélangée avec des intrants plus humides.

[0018] Selon une incarnation préférée de l'invention la chaleur utilisée provient préférablement d'un échangeur qui prélève la chaleur contenue dans l'air chaud extrait des phases de traitement intensif et de maturation. Cette chaleur peut également être utilisée pour assécher des résidus pour les envoyer en stockage en vue de les composter ultérieurement.

[0019] Les caractéristiques de la présente invention qui sont considérées comme nouvelles et inventives seront décrites avec plus de détails dans les revendications présentées ci-après.
Description des dessins

[0020] Les avantages, objectifs et caractéristiques de la présente invention seront plus facilement observables en se référant à la description détaillée suivante qui sera faite à
l'aide des figures dans lesquelles :

[0021] La Figure 1 est un diagramme d'un procédé de compostage industriel conventionnel (art antérieur).

[0022] La Figure 2 est un diagramme du procédé de compostage avec bioséchage.

[0023] La Figure 3 est un dessin de l'installation et des différentes zones à
travers lesquelles la matière chemine tout au long du procédé.

[0024] Les Figures 4 et 5 sont des vues du système permettant de visualiser les différentes composantes du système de ventilation et de tamisage.
Description détaillée de l'incarnation préférée

[0025] Un nouveau procédé hybride de compostage et bioséchage est présentement décrit ci-après. Même si l'invention sera décrite en prenant pour exemple une ou plusieurs incarnations préférées, il est important de comprendre que ces incarnations préférées sont utilisées afin d'illustrer l'invention et non afin d'en limiter la portée.

[0026] Selon une incarnation préférée de l'invention, le procédé prend place dans un centre de compostage comprenant préférablement 10 zones distinctes représentées à la figure #3. Selon l'incarnation préférée, les matières reçues sont généralement déchargées sur la dalle centrale #1. L'opérateur retire ensuite les éléments non compostables et les dépose dans la case des déchets #8. Le bois est également retiré et préférablement déplacé vers l'extérieur #20 du centre de compostage. La case #2 peut être utilisée pour entreposer temporairement les intrants ou comme zone de séchage ou préchauffage avant le chargement. Les résidus trop humides (généralement >60% d'eau) sont chargés avec une quantité de matière sèche (zone #4) permettant d'obtenir un taux d'humidité moyen de 55 à 60%. Si la granulométrie du mélange est faible, il est recommandé de fonctionner avec un taux d'humidité de l'ordre de 50%. Les matières sèches sont chargées sur les conduits de ventilation et les matières humides sur les matières sèches afin d'éviter d'exposer les conduits de distribution #13 à des matières trop humides.
Typiquement, le chargement se fait par la porte #10.

[0027] A l'intérieur de la zone de traitement intensif se trouve un mélangeur adapté pour mélanger et faire progresser la matière de l'entrée vers la sortie. Les conduits de distribution #13 permettent d'oxygéner la matière. L'air soufflé est de l'air chaud >40 degC provenant de l'extérieur #18 et réchauffés par l'échangeur de chaleur #19. Au cours de son passage dans la zone de traitement intensif, la matière peut être humidifiée à
nouveau. Un taux d'humidité généralement compris entre 45 et 55% est proposé.
La quantité d'air soufflé par les conduits de distribution #13 est ajustée de façon à apporter une oxygénation maximale sans toutefois causer une baisse de température sous les 50degC. Après environ 10 à 15 jours, la matière sort de la zone de traitement intensif #5 par le convoyeur de déchargement 414 et est dirigée vers un tamiseur 14 15 à
deux grosseurs de maille afin de généralement récupérer une fraction fine #6 et une fraction grossière #7. La fraction fine #6 (typiquement < 1/4") est dirigée vers la zone de maturation primaire ventilée #9 et la fraction grossière #7 (1/4" à 1.5") est dirigée ou déplacée vers la zone de séchage #2 ou #3 ou encore dirigée ou déplacée vers la zone de matières sèches #4 si elle est suffisamment sèche. (20 - 30% d'humidité).

[0028] Les conduits de ventilation en maturation #16 doivent préférablement être recouverts de matières sèches. Ces conduits de ventilation #16 aspirent l'air sous la matière chaude en maturation. L'aspiration doit être limitée afin de ne pas causer de chute de température en bas de 40 degC. Cet air chaud, ainsi que celui aspiré dans la zone de traitement intensif #5 se dirigent vers l'échangeur de chaleur #17 et le biofiltre non représenté.

[0029] Selon le flux de matière, les grosseurs de maille du tamiseur #15 peuvent être changées pour varier la quantité de matière qui est recirculée.
Lorsque la zone de maturation primaire #9 est pleine, la matière la plus âgée (environ 30-40 jours) contenue dans cette zone est dirigée vers la zone de maturation finale. La matière contenue dans la zone de maturation finale #10 la plus âgée (environ 45-60 jours) est alors déplacée à l'extérieur #21, car elle aura atteint la maturité. Lors des périodes de pointes, il est possible d'utiliser la zone #3 pour la maturation primaire et la zone #4 pour la maturation finale.
Méthode 2

[0030] Selon une incarnation de la présente invention, dans cette méthode, les intrants peuvent généralement être déposés dans l'espace de séchage #3 dès leur réception. Cette méthode est principalement utilisée pour les matières déjà moins humides et lorsque le flux de matière est plus important que ce que peut accepter la zone de traitement intensif #5. Lorsque les matières sont suffisamment sèches (typiquement <25%
d'humidité) elles sont dirigées ou déplacées vers la zone #4. Ces matières pourront être chargées lorsqu'il y aura une diminution du flux de matière entrante.
Arrosage

[0031] Tout au long du procédé il est possible d'arroser les matières en compostage afin maintenir un taux d'humidité variant entre 45 et 55%. Dans la zone de traitement intensif #5, des gicleurs sont préférablement disposés en plusieurs points au plafond.
Dans les espaces de maturations #9 et #10, l'arrosage se fait, manuellement avec un boyau d'arrosage. Une personne versée dans l'art comprendra que n'importe quel autre type d'arrosage connu dans l'art pourrait être utilisé afin de maintenir le taux d'humidité.
Ventilation et séchage

[0032] Dans une incarnation préférée de la présente divulgation, le système de ventilation situé à l'intérieur de cette installation peut permettre d'utiliser la chaleur dégagée par la réaction de transformation de la matière organique afin d'optimiser le processus. Cette chaleur peut généralement être utilisée pour assécher et/ou échauffer les intrants et ainsi tenter d'éviter de ralentir la réaction en refroidissant les matières. La figure #6 représente un schéma de la ventilation typique. Les conduits sous les matières en traitement intensif #5 et dans l'espace de séchage #4 insufflent de l'air chaud à travers la masse ayant une température variant typiquement entre 40 et 50 degC.

[0033] Cet air prouvant provenir de l'extérieur #18 aura été réchauffé par l'air chaud extrait dans la zone de traitement intensif #5 et possiblement de l'air aspiré
dans la zone de maturation #9.

[0034] Bien qu'elle ait été décrite à l'aide d'une ou plusieurs incarnations préférées, il faut bien comprendre que la présente invention peut être utilisée, employée et/ou incarnée dans une multitude d'autres formes. Ainsi, les revendications qui suivent doivent être interprétées de façon à inclure ces différentes formes tout en restant à
l'extérieur des limites fixées par l'art antérieur.

1. Dalle de réception centrale 2. Séchage, préchauffage 3. Séchage 4. Matière sèche et structurant 5. Traitement intensif 6. Fraction fine 7. Fraction grossière 8. Déchets 9. Maturation primaire ventilée 10. Maturation finale non ventilée 11. Conduit de distribution d'air pour le séchage 12. Introduction des matières pour le traitement intensif 13. Conduit de distribution d'air pour le traitement intensif 14. Sortie du traitement intensif 15. Tamiseur à deux grosseurs de maille 16. Conduit de distribution d'air pour la maturation 17. Échangeur de chaleur 18. Entrée d'air frais extérieur 19. Sortie d'air vers un biofiltre 20. Bois 21. Compost mature

Claims (5)

Revendications

1. Technique de compostage dans laquelle il y a :
a. une zone dans laquelle sont réchauffées les matières avant leur chargement;
b. une zone où le produit est mélangé régulièrement et aéré en continu avec un temps de résidence entre 5 et 15 jours;
c. une zone où le produit ventilé sans retournement pendant 30-40 jours;
et d. une zone non ventilée et sans retournement où le produit atteint la maturité
pendant environ 30-45 jours.

2. Technique de compostage dans laquelle la chaleur récupérée de la phase de traitement intensif et/ou de la maturation est utilisée pour chauffer les intrants avant leur introduction dans la zone de traitement intensif.

3. Technique de compostage dans laquelle la chaleur récupérée de la phase de traitement intensif et/ou de la maturation est utilisée pour sécher les intrants en vue de les entreposer pour les composter ultérieurement.

4. Technique de compostage dans laquelle la chaleur récupérée de la phase de traitement intensif et/ou de la maturation est utilisée pour sécher les intrants et/ou la fraction grossière pour les utiliser en tant qu'agent structurant pour les matières plus humides.

5. Technique de compostage où le tamisage est effectué entre la phase intensive et la maturation.