FR2826884A1 - Method of treating household, catering and industrial organic waste and dredging muds by first treating biologically in highly aerated conditions and then chemically - Google Patents

Method of treating household, catering and industrial organic waste and dredging muds by first treating biologically in highly aerated conditions and then chemically Download PDF

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Abstract

A method of treating household, catering and industrial waste, especially vegetable waste, muds from dredging of marine sediments, canal and lake silts, muds and fats from waste treatment stations, agro-food industry and paper industry wastes by applying successively a biological phase and a chemical phase. Treatment time for the first phase is 8-20 hours and for the second 3-8 hours. The biological phase is carried out in a strongly aerated tank fed by catalytic feeds of metal oxides impregnated with iron oxides with the addition of catalysts and nutrients at 1-4% with respect to the amount of dry matter. The chemical phase is initiated and accelerated by the addition of catalysts and reagents at 5-10% with respect to the amount of dry matter. Both reactions are carried out in a closed loop, with reaction gas recycled to the preceding or following stage. The final product has the following characteristics: pH 6- 8.5; humidity 3-20 g/100g; dry matter 80-97 g/100g; organic matter 25-55 g/100g (dry); minerals 45-75 g/100g (dry); phosphorus 2-4 g/100g (dry); nitrogen 1.5-4 g/100g (dry); calcium 2-8 g/100g (dry); magnesium 1-3 g/100g (dry); potassium 2-9 g/100g (dry); C/N ratio 15-25; lower calorific power 3000-6000 kcal/kg An Independent claim is included for a treatment plant implementing the method.

Description

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La présente invention a pour objet un procédé de traitement des déchets ménagers ou Industriels, ainsi que des installations d'application de ce procédé.  The subject of the present invention is a method for treating household or industrial waste, as well as installations for applying this method.

Il se rapporte d'une manière générale à la transformation et à la valorisation des déchets organiques et minéraux, et en particulier des déchets des ménages, des déchets de restauration, des déchets verts (bois, herbes, feuilles, rafles, grignons d'olives...), des déchets assimilés aux déchets des ménages, de l'industrie et du commerce (meubles, palettes, cartons, papiers, cagettes, sciures,.), ainsi que des boues de dragage des sédiments marins, des vases de canaux et de lacs, des boues et ou graisses de stations d'épuration, des déchets de l'industrie agro-alimentaire (grignons d'olives, sangs, plasmas, carcasses, abats), des industries papetières.  It generally relates to the processing and recovery of organic and mineral waste, and in particular household waste, catering waste, green waste (wood, herbs, leaves, stalks, olive pomace ...), waste assimilated to household, industrial and commercial waste (furniture, pallets, cardboard, paper, crates, sawdust, etc.), as well as dredging sludge from marine sediments, vases from canals and lakes, sludge and or grease from sewage treatment plants, waste from the food industry (olive pomace, blood, plasmas, carcasses, offal), paper industries.

Il existe globalement deux filières de traitement des déchets à majorité organique : la filière aérobie et la filière anaérobie.  Overall, there are two organic majority waste treatment sectors: the aerobic sector and the anaerobic sector.

La solution de traitement décrite ici s'inscrit dans le cadre de la filière aérobie. Il s'agit de la filière la plus cohérente au regard des équilibres biologiques des écosystèmes. La filière anaérobie, peu rationnelle, est néanmoins exploitée au travers des procédés de thermolyse, de pyrolyse et de méthanisation L'exploitation de ces procédés se confronte au difficile problème de la gestion des phases gazeuses, liquides et solides
Parmi les solutions de traitement aérobie, l'incinération est la solution la plus simple et la plus connue Compte tenu de l'hétérogénéité des produits traités, elle provoque des risques de pollution significatifs pour l'environnement, ce qui motive la réalisation d'installations de plus en plus complexes et par conséquent de plus en plus chères
Le compostage est une autre solution aérobie qui traite la matière organique, mais qui se heurte à la réalité de temps de séjour trop longs, incompatibles avec le traitement de tonnages importants
Comme solutions de traitement aérobies, il existe les procédés de chaulage, dits procédés chimiques, dans lesquels on ajoute aux déchets des The treatment solution described here is part of the aerobic sector. It is the most coherent sector with regard to the biological balances of ecosystems. The anaerobic, not very rational, sector is nevertheless exploited through thermolysis, pyrolysis and anaerobic digestion. The exploitation of these processes faces the difficult problem of managing the gaseous, liquid and solid phases.
Among the aerobic treatment solutions, incineration is the simplest and best known solution. Given the heterogeneity of the products treated, it causes significant pollution risks for the environment, which motivates the construction of installations. more and more complex and therefore more and more expensive
Composting is another aerobic solution which treats organic matter, but which comes up against the reality of excessively long residence times, incompatible with the treatment of large tonnages.
As aerobic treatment solutions, there are liming processes, called chemical processes, in which we add to the waste

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ménages de la chaux vive et souvent même de la boue de station d'épuration dans des proportions importantes, de l'ordre de 20%. L'ajout de la chaux vive permet d'assécher en partie les produits en fabriquant une base chimique, la chaux éteinte, qu élève le pH des produits à l'origine à pH neutre. Le pH de l'ensemble se neutralise ensuite progressivement au contact de l'air. La base se transforme ainsi en carbonate de calciumélevant le taux de matière minérale des déchets Baisser favorablement le taux d'humidité des déchets sollicite un taux de chaux utilisé beaucoup trop important économiquement, irréaliste dans le cadre d'une exploitation industrielle.  quick lime and often even sewage treatment plant sludge in significant proportions, around 20%. The addition of quicklime makes it possible to partially dry the products by manufacturing a chemical base, slaked lime, which raises the pH of the products originally to neutral pH. The pH of the whole is then gradually neutralized on contact with air. The base is thus transformed into calcium carbonate raising the rate of mineral matter in the waste Favorably lowering the humidity rate of the waste requires a rate of lime used which is far too important economically, unrealistic in the context of industrial exploitation.

D'autres procédés préconisent l'utilisation directe de base chimique, ce qui ne fait pas sens sur un substrat de pH neutre et ce qui ne permet en aucun cas d'assécher les déchets.  Other methods recommend the direct use of a chemical base, which does not make sense on a substrate of neutral pH and which in no case allows the waste to be dried.

Le procédé selon la présente invention a pour objectif de traiter puis transformer en moins de trente heures les déchets produits par les populations ou par l'industrie en les assainissant des germes pathogènes, microorganismes, bactéries ou champignons qu'ils peuvent contenir, pour fabriquer un produit combustible, un amendement ou un matériau utilisable dans la construction
Le procédé consiste à traiter les déchets des ménages et des industries grâce à une méthode mettant en oeuvre successivement une étape biologique et une étape chimique, en reproduisant en cuves entièrement fermées des réactions aérobies naturelles, de manière à accélérer, contrôler et réguler les réactions biologiques et chimiques naturelles de la matière organique, l'accélération des réactions s'effectuant par l'utilisation d'additifs intervenant comme nutriments biologiques, catalyseurs et réactifs
Sur le dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif d'une des formes de réalisation de l'objet de l'invention, la figure 1 est un schéma fonctionnel d'une installation d'application du procédé. The method according to the present invention aims to treat and then transform in less than thirty hours the waste produced by populations or by industry by sanitizing pathogenic germs, microorganisms, bacteria or fungi that they may contain, to manufacture a combustible product, an amendment or a material usable in construction
The process consists of treating household and industrial waste using a method that successively implements a biological step and a chemical step, reproducing natural aerobic reactions in fully closed tanks, so as to accelerate, control and regulate biological reactions. and natural chemicals of organic matter, the acceleration of the reactions being effected by the use of additives intervening as biological nutrients, catalysts and reagents
In the accompanying drawing, given by way of nonlimiting example of one of the embodiments of the subject of the invention, FIG. 1 is a functional diagram of an installation for applying the method.

Le procédé comporte deux phases statiques de rétention des produits à traiter, une phase biologique, et une phase chimique. Ces deux phases cumulées n'excèdent pas une durée totale de 11 à 28 heures  The process comprises two static phases of retention of the products to be treated, a biological phase, and a chemical phase. These two cumulative phases do not exceed a total duration of 11 to 28 hours

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La phase biologique consiste à introduire tout d'abord un premier additif fonctionnant comme catalyseur et comme nutriment biologique au sein de la masse des produit 1 à traiter. La proportion d'additif est de 1 à 4% en masse des produits traités. The biological phase consists in first of all introducing a first additive functioning as a catalyst and as a biological nutrient within the mass of product 1 to be treated. The proportion of additive is from 1 to 4% by mass of the products treated.

Cette phase se poursuit par une étape de stockage de produit dans une cuve 2. Le stockage doit permettre une bonne inertie thermique ainsi qu'une colonne de pesanteur suffisante. La hauteur de stockage est au minimum de deux mètres.  This phase continues with a product storage step in a tank 2. The storage must allow good thermal inertia as well as a sufficient gravity column. The storage height is at least two meters.

La granulométrie des produits à traiter n'a pas d'influence sur la réalisation du procédé. Il convient toutefois que 95% des produits n'aient pas une granulométrie inférieure à 10 mm.  The particle size of the products to be treated has no influence on the carrying out of the process. However, 95% of the products should not have a particle size less than 10 mm.

Le déroulement du procédé est contrôlé et régulé en permanence grâce à l'acquisition de donnés physiques, chimiques et biologiques au sein de la cuve. La masse des produits mélangés aux additifs est le siège de réactions biologiques aérobies à condition que l'ensemble soit suffisamment aéré. La cuve 2 doit ainsi permettre une bonne aération continue des produits dans des proportions de 100 à 500 m3 par tonnes de matières sèches de produits traités. Les buses 3 d'introduction de l'air 4 de réaction sont munies d'un catalyseur métallique, imprégné d'oxydes de fer FeO, Fe203 FeO,, permettant d'arracher de l'oxygène radicalaire afin de le mettre à disposition du processus biologique se déroulant au sein de la cuve 2.  The progress of the process is continuously monitored and regulated thanks to the acquisition of physical, chemical and biological data within the tank. The mass of the products mixed with the additives is the site of aerobic biological reactions provided that the whole is sufficiently aerated. The tank 2 must thus allow good continuous ventilation of the products in proportions of 100 to 500 m3 per ton of dry matter of the treated products. The nozzles 3 for introducing the reaction air 4 are provided with a metal catalyst, impregnated with iron oxides FeO, Fe203 FeO ,, allowing to extract radical oxygen in order to make it available to the process. taking place in the tank 2.

A l'optimum des paramètres physico-chimiques prédéfinis obtenus, de potentiel d'hydrogène et de taux d'humidité au moins, l'arrêt de l'étape biologique est décidé. Le temps de séjour dans ces cuves d'aération dure de 8 à 20 heures.  At the optimum of the predefined physico-chemical parameters obtained, of hydrogen potential and at least humidity, the stopping of the biological stage is decided. The residence time in these aeration tanks lasts from 8 to 20 hours.

Les gaz de réaction 5 sont chargés de vapeur d'eau et de gaz carbonique. Celle-ci est condensée, récupérée et neutralisée dans un équipement 6 prévu à cet effet avant d'être réintégrée au milieu naturel ou au réseau d'eaux usées locales. Après leur assèchement, les gaz 7 sont soit solubilisés soit intégrés à la masse des produits pendant la seconde étape de traitement, l'étape chimique.  The reaction gases 5 are charged with steam and carbon dioxide. This is condensed, recovered and neutralized in equipment 6 provided for this purpose before being reintegrated in the natural environment or in the local wastewater network. After their drying, the gases 7 are either dissolved or integrated into the mass of the products during the second treatment step, the chemical step.

Les produits sont sortis des cuves d'aération et sont mélangés avec un second additif présentant les fonctions de réactif et de catalyseur Cet additif est adapté aux caractéristiques physico-chimique du produit à traiter afin de provoquer  The products are taken out of the aeration tanks and are mixed with a second additive having the functions of reagent and catalyst. This additive is adapted to the physico-chemical characteristics of the product to be treated in order to cause

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les réactions chimiques propres à fabriquer un produit final répondant aux prescriptions physico-chimiques souhaitées. Les réactifs sont constitués d'un mélange de bases chimiques minérales des familles des alcalino-terreux et des alcalins, et de substances minérales fongicides. Ces réactifs permettent la destruction des germes pathogènes se retrouvant encore dans le produit après l'étape biologique, et donc réaliser la minéralisation.  chemical reactions specific to manufacturing a final product meeting the desired physico-chemical requirements. The reagents are made up of a mixture of mineral chemical bases from the alkaline earth and alkaline families, and fungicidal mineral substances. These reagents allow the destruction of pathogenic germs still found in the product after the biological stage, and therefore achieve mineralization.

Réactifs et produits à traiter sont transférés grâce à un convoyeur 8 ou transporteur et stockés dans une seconde cuve 9 sur une épaisseur faible de 1 à 3 m. Ni aération ni confinement ne sont nécessaires A l'optimum des paramètres physico-chimiques prédéfinis obtenus, de potentiel d'hydrogène et de taux d'humidité au moins, l'arrêt de l'étape biologique est décidé. Les réactions s'établissent pendant de 3 à 8 heures. Les gaz de réaction 10 sont basiques. Ces gaz sont soit solubilisés dans une enceinte 11 soit intégrés 12 à la masse des produits pendant la première étape de traitement, l'étape biologique Lorsqu'ils sont solubilisés ils servent à la neutralisation de la solution obtenue par la récupération des gaz issus de l'étape biologique.  Reagents and products to be treated are transferred by means of a conveyor 8 or transporter and stored in a second tank 9 over a thickness of 1 to 3 m. Neither aeration nor confinement is necessary. At the optimum of the predefined physicochemical parameters obtained, of hydrogen potential and at least humidity, the stopping of the biological stage is decided. The reactions are established for 3 to 8 hours. The reaction gases 10 are basic. These gases are either dissolved in an enclosure 11 or integrated 12 into the mass of the products during the first treatment step, the biological step When they are dissolved, they serve to neutralize the solution obtained by recovering the gases from the 'biological stage.

Les différents paramètres de réaction et le type et la proportion des additifs utilisés sont de préférence choisis de façon à ce que le produit traité 13 finalement obtenu présente un pH de 6 à 8,5, une humidité de 3 à 20 g par 100 g, un pouvoir calorifique inférieur de 3000 à 6000 kcal/kg et un rapport C/N de 15 à 25.  The various reaction parameters and the type and proportion of the additives used are preferably chosen so that the treated product 13 finally obtained has a pH of 6 to 8.5, a humidity of 3 to 20 g per 100 g, a lower calorific value of 3000 to 6000 kcal / kg and a C / N ratio of 15 to 25.

Il comporte de 80 à 97 g/100g de matières sèches (MS), de 25 à 55 g/100 g sec de matières organiques (MO), de 45 à 75 g/100g sec de matières minérales (MM), de 2 à 4g par 100g sec de phosphore, de 1,5 à 4g/100g sec d'azote, de 2 à 8 g/100g sec de calcium de 1 à 3 g/100g sec de magnésium et de 2 à 9 g/100g sec de Potassium. It contains from 80 to 97 g / 100g of dry matter (DM), from 25 to 55 g / 100 g dry of organic matter (MO), from 45 to 75 g / 100g dry of mineral matter (MM), from 2 to 4g per 100g dry phosphorus, 1.5 to 4g / 100g dry nitrogen, 2 to 8 g / 100g dry calcium 1 to 3 g / 100g dry magnesium and 2 to 9 g / 100g dry Potassium.

Le contrôle du procédé s'effectue par la mesure en continu de nombreux paramètres physiques et chimiques à chaque étape du procédé. la régulation du procédé s'effectue par l'intervention au cours du procédé afin de modifier des paramètres de fonctionnement du procédé concernant les proportions d'additifs utilisés, les temps de séjour des différentes étapes du procédé, le taux de recyclage des gaz de réaction  Process control is carried out by continuously measuring numerous physical and chemical parameters at each stage of the process. the process is regulated by intervention during the process in order to modify operating parameters of the process relating to the proportions of additives used, the residence times of the various stages of the process, the rate of recycling of the reaction gases

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Le positionnement des divers éléments constitutifs donne à l'objet de l'invention un maximum d'effets utiles qui n'avaient pas été, à ce jour, obtenus par des procédés similairesThe positioning of the various constituent elements gives the object of the invention a maximum of useful effects which had not, to date, been obtained by similar methods

Claims (1)

REVENDICATIONS 1 . Procédé de traitement des déchets des ménages et des industries, destiné à la transformation et à la valorisation des déchets organiques et minéraux, et en particulier des déchets des ménages, des déchets de restauration, des déchets végétaux, ainsi que des boues de dragage des sédiments marins, des vases de canaux et de lacs, des boues et ou graisses de stations d'épuration, des déchets de l'industrie agro-alimentaire ou des industries papetières, caractérisé en ce qu'il met en oeuvre successivement une phase biologique et une phase chimique.  CLAIMS 1. Process for treating household and industrial waste, intended for the processing and recovery of organic and mineral waste, and in particular household waste, catering waste, plant waste, as well as sediment dredging sludge sailors, vases of canals and lakes, sludge and or grease from sewage treatment plants, waste from the food industry or the paper industry, characterized in that it successively implements a biological phase and a chemical phase. 2 . Procédé selon la revendication 1, se caractérisant par le fait qu'il présente deux temps de rétention simultanés l'un préalable de 8 à 20 heures, l'autre final de 3 à 8 heures.  2. Method according to claim 1, characterized in that it has two simultaneous retention times, one prior from 8 to 20 hours, the other final from 3 to 8 hours. 3 . Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, se caractérisant par le fait que la phase biologique est déclenchée et accélérée par l'adjonction de catalyseurs et de nutriments dans une proportion de 1 à 4% des produits traités par cette étape en taux de matière sèche.  3. Method according to any one of the preceding claims, characterized in that the biological phase is triggered and accelerated by the addition of catalysts and nutrients in a proportion of 1 to 4% of the products treated by this step in terms of material dried. 4 . Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, se caractérisant par le fait que la phase biologique est réalisée dans une cuve soumise à une forte ventilation d'air ambiant au travers de buses catalytiques constituées d'un oxyde métallique Imprégné d'oxydes de fer FeO, Fe203 Fe3Os.  4. Method according to any one of the preceding claims, characterized in that the biological phase is carried out in a tank subjected to a strong ventilation of ambient air through catalytic nozzles made up of a metal oxide Impregnated with iron oxides FeO, Fe203 Fe3Os. 5 . Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, se caractérisant par le fait que la phase étape chimique est déclenchée, produite et accélérée par l'adjonction de catalyseurs et de réactifs dans une proportion de 5 à 10% des produis traités par cette étape, en taux de matière sèche  5. Process according to any one of the preceding claims, characterized in that the chemical stage phase is started, produced and accelerated by the addition of catalysts and reactants in a proportion of 5 to 10% of the products treated by this stage, in dry matter rate 6". Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, se caractérisant par le fait que les deux phases de traitement biologique et chimique 6 ". Method according to any one of the preceding claims, characterized in that the two phases of biological and chemical treatment <Desc/Clms Page number 7><Desc / Clms Page number 7> sont réalisées en circuit fermé, les gaz de réaction étant récupérés, asséchés et intégrés dans l'étape suivante ou précédente.  are carried out in a closed circuit, the reaction gases being recovered, dried and integrated in the next or previous step. 7 . Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, se caractérisant par le fait que les caractéristiques des réactions se déroulant dans les phases biologique et chimique sont déterminées de manière à obtenir un produit final présentant des caractéristiques physico-chimiques correspondant aux fourchettes suivantes : pH de 6 à 8, 5 7. Process according to any one of the preceding claims, characterized in that the characteristics of the reactions taking place in the biological and chemical phases are determined so as to obtain a final product having physicochemical characteristics corresponding to the following ranges: pH of 6 to 8, 5 Humidité de 3 à 20g par 100g Humidity from 3 to 20g per 100g Matières sèches (MS) de 80 à 97 g/100gDry matter (DM) from 80 to 97 g / 100g Matières organiques (MO) de 25 à 55 g/100g secOrganic matter (OM) from 25 to 55 g / 100g dry Matières minérales (MM) de 45 à 75 g/100g secMineral matter (MM) from 45 to 75 g / 100g dry Phosphore de 2 à 4g par 100g secPhosphorus from 2 to 4g per 100g dry Azote de 1,5 à 4g/100g secNitrogen from 1.5 to 4g / 100g dry Calcium de 2 à 8 g/100g secCalcium from 2 to 8 g / 100g dry Magnésium de 1 à 3 g/100g sec1 to 3 g / 100g dry magnesium Potassium de 2 à 9 g/100g secPotassium from 2 to 9 g / 100g dry Rapport C/N de 15 à 25C / N ratio from 15 to 25 Pouvoir calorifique inférieur de 3000 à 6000 kcal/kg 8 . Installation de traitement des déchets des ménages et des industries, destiné à la transformation et à la valorisation des déchets organiques et minéraux grâce à l'application du procédé selon les revendications précédente, caractérisée en ce qu'elle comporte d'une part des équipements destinés à faire subir successivement aux produits à traiter une phase de réactions biologiques et, d'autre part, des équipements destinés à faire subir auxdits produits une phase de réactions chimiques, ces équipements étant agencés pour que lesdites phases se déroulent en circuit fermé et que les gaz de réaction de l'une des phases, récupérés et asséchés soient intégrés dans l'autre phaseLower calorific value from 3000 to 6000 kcal / kg 8. Installation for processing household and industrial waste, intended for the transformation and recovery of organic and mineral waste by applying the method according to the preceding claims, characterized in that it comprises on the one hand equipment intended to successively subject the products to be treated to a phase of biological reactions and, on the other hand, equipment intended to subject said products to a phase of chemical reactions, this equipment being arranged so that said phases take place in a closed circuit and that the reaction gases from one of the phases, recovered and dried are integrated into the other phase
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