FR2806010A1 - Procede de valorisation de dechets industriels en supports de cultures, substrats de sols, et autres - Google Patents
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Abstract
Procédé de valorisation de déchets industriels en supports de cultures, substrats de sols, et autres. Les principaux déchets industriels concernés sont les résidus organiques solides (7) de bois, papiers-cartons, plastiques, et textiles, ainsi que les boues (8) de curage de voies d'eau ou de certaines stations d'épuration d'eaux.Le procédé consiste principalement en une combinaison d'opérations successives de tri (1) (2), broyage fin forcé (3) (4) (5), mélange fluidisé avec imprégnation de réactifs physico-chimiques (6). On obtient une matière texturante homogène, aérée, biologiquement assainie, stable, sans métaux lourds lixiviables. Le procédé est applicable au moyen d'installations modulaires, notamment mobiles, capables de traiter sur site des stocks de déchets industriels, pour les transformer en substrats humides pouvant recomposer des sols végétalisables, ou à défaut pour les transformer en matériaux légers ayant des propriétés isolantes et combustibles.
Description
L'invention concerne un procédé de fabrication industrielle de substrats de sols végétalisables et de supports de cultures à partir de déchets industriels.
Beaucoup de territoires sont désertifiés parce que leur sol cultivable, incorporant des matières organiques, a été emporté par l'érosion. On y manque à la fois de substrats meubles et de supports de cultures pouvant reconstituer et entretenir des sols végétalisables. On a longtemps utilisé la tourbe, mais désormais la protection croissante des tourbières naturelles conduit l'agriculture et l'industrie à rechercher d'autres matières premières pour constituer des supports de cultures alternatifs. Par ailleurs, si les réglementations imposent de plus en plus une valorisation matière des déchets industriels, on ne dispose pas encore de déchets industriels non agricoles suffisamment assainis et texturés pour servir de substrats utiles en recomposition de sols.
Le procédé revalorise des déchets industriels banals pour les utiliser comme reconstituants de sols, en combinant un broyage fin d'éléments organiques, qui produit une texture à la fois fibreuse et floconnée, un mélange de ces organiques avec d'autres éléments fins sédimentaires comportant une part importante d'inertes, sous forme de boues, et un traitement physico-chimique de l'ensemble au moyen de réactifs basiques produisant en même temps une hydrolyse, une insolubilisation des métaux lourds, et un assainissement par destruction des micro-organismes.
Le but du procédé est d'obtenir, à partir de déchets organiques mélangés, une matière stable, saine, ayant des propriétés mécaniques texturantes utiles. Les déchets concernés sont principalement les résidus de bois, papiers-cartons, plastiques, et textiles, auxquels on peut ajouter des sédiments provenant de boues de curage de voies d'eau ou de stations d'épuration. Au niveau chimique et biologique, l'hydrolyse alcaline appliquée au cours du procédé réduit la propriété fermentescible des éléments organiques broyés, détruit la quasi-totalité des germes et micro organismes présents, et bloque les métaux lourds qui y sont éventuellement contenus dans des structures stables insolubles, non lixiviables. Dans le procédé, par un traitement combiné et coordonné, le mélange intime et homogène des éléments organiques et des éléments inertes produit un substrat suffisamment aéré et drainant, capable de recomposer des sols érodés ou trop minéralisés, et capable de constituer un support de cultures, utile même si la partie organique fermentescible n'a pas été compostée. Le floconnage produit par le traitement des déchets organiques aère et structure le mélange, dont la partie fibreuse et expansée non fermentescible réduit le tassement à terme. Après réaction, le non relargage des métaux lourds et l'inertage des principaux sels et agents complexants élimine les principales causes de phyto toxicité.
Dans le procédé, l'action des réactifs est facilitée par la grande surface de contact qui résulte de la finesse du broyat, et par la pré-humidification du broyat. Cette pré-humidification est réalisée par aspersion de gouttelettes d'eau lors du broyage fin, améliorant la sécurité du dispositif par abaissement du PCI, en réduisant l'inflammabilité accidentelle des éléments les plus fins du broyat. Dans le procédé, le broyeur finisseur est muni d'une grille d'affinage à la maille carrée de 4 mm à 7 mm, derrière laquelle est installé un dispositif d'extraction forcée fonctionnant par aspiration, cette aspiration étant produite par la mise en dépression du caisson de réception situé sous la grille. L'aspiration forcée du broyat à travers les mailles de la grille d'affinage provoque un effet de floconnage d'une partie des éléments, notamment les papiers-cartons, les textiles, certains plastiques, et des fibres ligneuses souples.
La mise en rotation rapide des éléments mélangeurs (socs ou pales) dans le tambour cylindrique du pétrin entraîne le mélange broyatlbouelréactifs en lit fluidisé, en lui imprimant un mouvement régulier de translation, qui le conduit vers l'orifice d'évacuation situé en partie basse de l'extrémité du tambour. Cette technique produit un mélange très homogène entre les éléments broyés, les additifs sédimentaires, les réactifs, et l'eau, La technique de mélange consiste à introduire simultanément en agitation rapide la matière broyée, les sédiments, et les réactifs, sous aspersion d'eau en gouttelettes, chaque élément du mélange étant dosé. Les proportions recommandées de dosage pour 100 g de mélange sont 17 g à 22 g de sédiments (matière sèche), 10 g à 15 g de broyat fin (matière sèche), 58 g à 62 g d'eau, et 6 g à 10 g de réactifs.
Les réactifs utilisés sont des substances alcalines solides à pH entre 11 et 12 (oxyde de calcium, hydroxyde de sodium, carbonates de calcium ou de sodium, silicates), le pH étant ajusté en fin de transit (après 80% du temps de séjour) au moyen d'une substance acide, telle que du sulfate d'aluminium, de manière que le pH moyen de la matière mélangée soit maintenu à environ 8 lors de son évacuation du malaxeur.
Le dessin annexé illustre le procédé et en décrit schématiquement un plan de mise en oeuvre. Comme exemple d'application du procédé, des déchets solides mélangés sont introduits au point A dans un broyeur primaire lent à couteaux (1), où ils sont réduits à une granulométrie de 0 à 150 mm, puis ils sont repris par une bande transporteuse qui les élève jusqu'à un crible-séparateur (3). Au dessus de la bande transporteuse (type 15), un dispositif magnétique de type overband (2) extrait les éléments métalliques, rejetés au point F. Le crible-séparateur peut être à tambour, ou à grilles en cascade, ou autres systèmes, et peut recevoir un flux d'air, de manière à séparer les éléments inertes lourds résiduels (roches, céramiques, etc) qui sont évacués au point E, alors que les éléments organiques légers (densité < 1,5) sont repris par bande transporteuse (type 15) qui les élève jusqu'à un broyeur intermédiaire rapide à marteaux (4) dont la fonction est d'affiner la matière à une granulométrie de 0 à 35 mm, en la pré-humidifiant par aspersion d'eau (17) depuis un réservoir (10). La matière humidifiée est ensuite reprise par bande transporteuse (type 15) et élevée jusqu'à un broyeur finisseur rapide à marteaux (5). Ce broyeur est muni d'un dispositif de mise en dépression en arrière de sa grille d'affinage (6), de manière à y forcer l'extraction du broyat, réduit à une granulométrie moyenne de 0 à 6 mm. La matière traitée subit là une légère augmentation de volume et acquiert sa texture floconnée. Elle est extraite par vis transporteuse tubulaire (type 16) pour être élevée et déversée dans un pétrin malaxeur (7) muni d'un dispositif d'agitation rapide (p.ex. à socs). II est également possible d'utiliser un seul broyeur performant cumulant les fonction des deux broyeurs affineurs. Le malaxeur reçoit en même temps une charge dosée de boues humides (entre 65% et 80% environ) préalablement apportées au point B dans une trémie (11), ainsi qu'un appoint d'eau en aspersion fine venant d'un réservoir (10), et divers réactifs prélevés dans des silos (8 et 9).
Le mélange en lit fluidisé est maintenu en agitation de 3 à 6 mn avant d'être évacué par vis transporteuse élévatrice (type 16) jusqu'à une trémie-tampon de réception (12).
Un système intégré de dosage commande la rotation des différentes vis transporteuses et des vannes d'alimentation. Ce système dispose de capteurs d'humidité sans contact (micro-ondes) et d'un pH-mètre en cuve. A partir de la trémie tampon (12) la matière est extraite par l'une ou l'autre des vis élévatrices (type 16) qui y sont raccordées, vers des trémies de conditionnement. Elle peut être alors soit agglomérée par une presse extrudeuse (13) sous forme de briquettes ou de rondins, soit être conditionnée en l'état par ensachage ou chargement de vrac, selon le dispositif installé dans le caisson terminal (14). Chacun des éléments numérotés 1- 3 - 4 - 5 - 7 - 8I9 - 10 - 11 - 12 13 - et 14 peut être utilement installé sur une remorque routière, de manière à ce que l'ensemble du dispositif de traitement soit déplaçable et facilement assemblé par éléments modulaires.
Le procédé peut être appliqué de manière industrielle, notamment au moyen d'installations mobiles, pour résorber des stocks de déchets industriels banals et de boues de curage, à raison d'une production pouvant aller jusqu'à plusieurs dizaines de tonnes par heure, en les transformant sur place en substrats humides utilisables pour reconstituer des sols végétalisables.
II est possible aussi d'utiliser le broyat fin des éléments organiques, stabilisé à un taux d'humidité de 5% à 15%, soit en substrat sec de type perlite, soit sans addition de boues ou de sédiments, en valorisant sa texture floconnée légère dans des applications d'isolant, ou en tant que combustible, ou en tant qu'agent texturant et d'allégement (p.ex. pour maçonneries moulées).
Claims (5)
1) Procédé de valorisation de déchets et de résidus industriels, caractérisé par la transformation complète, au moyen d'un traitement combiné et coordonné comportant - un broyage très fin suivi d'une extraction forcée par dépression à travers une grille (4)(5)(6), - une imprégnation et une action rapide et profonde de réactifs (8)(9), profitant de la grande surface de contact créée par le broyage fin, - une homogénéisation générale par un malaxage rapide à lit fluidisé (7). d'un mélange de déchets industriels banals, organiques et inorganiques, tels que résidus de bois, papiers-cartons, plastiques, et textiles, avec des sédiments résiduels de traitement des eaux, l'ensemble étant recomposé de manière homogène en un substrat stable et assaini, bien texturé, utilisable notamment pour reconstituer des sols cultivables.
2) Procédé selon revendications 1, caractérisé en ce que son application dans le traitement considéré produit à la fois - sur le plan mécanique, des caractéristiques texturantes, avec un effet de floconnage et des fibres souples etlou expansées, obtenues notamment par un broyage approprié (broyage lent suivi par action de marteaux rapides) qui conserve une partie fibreuse importante, et par la conservation complémentaire des éléments organiques peu biodégradables (plastiques) - et sur le plan chimique, la création d'un matériau stable, biologiquement assaini, par effet d'une hydrolyse basique et d'une insolubilisation des métaux lourds.
3) Procédé selon les revendications 1 à 2, caractérisé en ce qu'il peut utilement intégrer une phase de pré-humidification de la matière finement broyée (17), avant imprégnation et malaxage.
4) Procédé selon revendications 1 à 3, caractérisé par la polyvalence du produit constitué dans les conditions du traitement, qui peut servir - à l'état sec, d'agent texturant et/ou d'agent isolant, utilisable notamment en construction, - à l'état humide ou sec, mélangé à des sédiments, de support de cultures,
5) Procédé selon les revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il est applicable dans des installations industrielles de traitement modulaires et mobiles.
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