WO2003004442A2 - Procéde de traitement de déchets, appareils et compositions pour la mise en oeuvre du procédé - Google Patents

Procéde de traitement de déchets, appareils et compositions pour la mise en oeuvre du procédé Download PDF

Info

Publication number
WO2003004442A2
WO2003004442A2 PCT/FR2002/002351 FR0202351W WO03004442A2 WO 2003004442 A2 WO2003004442 A2 WO 2003004442A2 FR 0202351 W FR0202351 W FR 0202351W WO 03004442 A2 WO03004442 A2 WO 03004442A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
waste
container
products
mass
fermentable
Prior art date
Application number
PCT/FR2002/002351
Other languages
English (en)
Other versions
WO2003004442A3 (fr
Inventor
Philippe Brisset
Original Assignee
Naturem Environnement
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from FR0108851A external-priority patent/FR2826885B1/fr
Priority claimed from FR0108850A external-priority patent/FR2826884B1/fr
Application filed by Naturem Environnement filed Critical Naturem Environnement
Priority to AU2002328381A priority Critical patent/AU2002328381A1/en
Priority to EP02762532A priority patent/EP1401789A2/fr
Publication of WO2003004442A2 publication Critical patent/WO2003004442A2/fr
Publication of WO2003004442A3 publication Critical patent/WO2003004442A3/fr

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C05—FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
    • C05F—ORGANIC FERTILISERS NOT COVERED BY SUBCLASSES C05B, C05C, e.g. FERTILISERS FROM WASTE OR REFUSE
    • C05F17/00—Preparation of fertilisers characterised by biological or biochemical treatment steps, e.g. composting or fermentation
    • C05F17/90—Apparatus therefor
    • C05F17/964—Constructional parts, e.g. floors, covers or doors
    • C05F17/971—Constructional parts, e.g. floors, covers or doors for feeding or discharging materials to be treated; for feeding or discharging other material
    • C05F17/979—Constructional parts, e.g. floors, covers or doors for feeding or discharging materials to be treated; for feeding or discharging other material the other material being gaseous
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C05—FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
    • C05F—ORGANIC FERTILISERS NOT COVERED BY SUBCLASSES C05B, C05C, e.g. FERTILISERS FROM WASTE OR REFUSE
    • C05F17/00—Preparation of fertilisers characterised by biological or biochemical treatment steps, e.g. composting or fermentation
    • C05F17/20—Preparation of fertilisers characterised by biological or biochemical treatment steps, e.g. composting or fermentation using specific microorganisms or substances, e.g. enzymes, for activating or stimulating the treatment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C05—FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
    • C05F—ORGANIC FERTILISERS NOT COVERED BY SUBCLASSES C05B, C05C, e.g. FERTILISERS FROM WASTE OR REFUSE
    • C05F17/00—Preparation of fertilisers characterised by biological or biochemical treatment steps, e.g. composting or fermentation
    • C05F17/50—Treatments combining two or more different biological or biochemical treatments, e.g. anaerobic and aerobic treatment or vermicomposting and aerobic treatment
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/141—Feedstock
    • Y02P20/145—Feedstock the feedstock being materials of biological origin
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00—Technologies for solid waste management
    • Y02W30/40—Bio-organic fraction processing; Production of fertilisers from the organic fraction of waste or refuse

Definitions

  • Waste treatment process apparatus and compositions for carrying out the process.
  • the present invention relates to a waste treatment method, to an apparatus and to compositions for carrying out this method.
  • the technical field of the invention is that of the treatment of household and industrial waste.
  • the invention applies in particular 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, ...), as well as dredging sludge from marine sediments, vases canals and lakes, sludge and / or grease from sewage treatment plants, waste from the food industry (olive pomace, blood, plasmas, carcasses, offal), paper industries.
  • 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 sector not very rational, is nevertheless exploited through thermolysis, pyrolysis and methanisation processes. The exploitation of these processes faces the difficult problem of managing the gaseous, liquid and solid phases.
  • 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 realization of increasingly complex and consequently more and more expensive installations. Composting is another aerobic solution which treats fermentable organic matter, but which comes up against the reality of excessively long residence times, incompatible with the treatment of large tonnages.
  • a first phase of aerobic alcoholic fermentation during which the pH is maintained between 2.5 and 4, by addition of acid; the water content is maintained between 25% and 50% by addition of water, and air is injected; this phase is carried out in a rotary cylinder and lasts 24 to 48 hours; the fermentation produces a rise in temperature up to 50 to 60 ° C, and in pH up to 5 or 6;
  • a second phase of transition to anaerobic conditions during which the injection of air is stopped, the treated waste is isolated from the ambient air and water is added to obtain a water content between 40% and 80% and an alkaline agent is added to obtain a pH between 7 and 8; this phase is carried out in a closed container or in a pile, and lasts from 48 to 72 hours; then • A third phase of anaerobic fermentation, without the addition of water, but with repeated contributions of ammonia; at the end of this phase - which lasts from 1 to 3 months - a compost is obtained, provided that the rot-proof substances have been removed from the waste before the first or second phase.
  • compositions used to date for treating the waste generally do not allow satisfactory dehydration and mineralization of the waste to be treated and the transformation reactions generally extend over several days or weeks.
  • the products obtained contain pathogenic germs and give off unpleasant odors, but their combustion produces harmful or polluting fumes.
  • An object of the invention is to provide a waste treatment process, an apparatus and compositions for implementing the process, making it possible to obtain a stable product in a very short time, and at a reasonable cost.
  • An object of the invention is to provide a waste treatment method, an apparatus and compositions for implementing the method, which are improved and / or which remedy, at least in part, the drawbacks of the methods, apparatus and known compositions for treating waste.
  • the invention provides a process for treating waste containing a fermentable organic material, microorganisms and a non-fermentable material, in particular an inorganic material, characterized in that it successively comprises the following operations:
  • the invention applies to wastes containing a substantial part of fermentable and / or biodegradable organic materials, in particular to wastes whose percentage (by mass) of these materials is in a range ranging from 10% to 80%, preferably ranging from 30% to 60%.
  • the invention applies to waste having a high humidity, in particular to waste having a proportion (by mass) of water situated in a range going from 25% to 70%, preferably going from 35% to 55%.
  • the use of a closed container to contain the waste during the biological degradation step makes it possible to accelerate the heating of the waste and the release of water vapor, and makes it possible to collect both the gaseous emanations emitted by the waste, as well as the pore water produced by the degradation of the fermentable organic matter from the water structurally included in the fermentable organic matter; the partial nature of the degradation makes it possible to keep chains of relatively large organic materials which are useful in particular for enriching cultivated land.
  • transfer means to transfer the products from the first to the second container makes it possible to automatically and quickly process several successive batches of waste.
  • the use of a strong base allows, by reaction of this base with the acids present in the. periphery of degraded fermentable organic matter, the creation of a mineral structure (calcium, potassium, or magnesium depending on the base used) which stabilizes the acidified organic molecules, and prevents its further degradation.
  • a second closed container makes it possible to confine, treat and use the gases from the second stage.
  • step B At the end of step B):
  • the non-fermentable material is separated, at least in part, from the dried products obtained.
  • the process according to the present invention has the result of treating and then transforming in less than thirty hours the waste produced by populations or by industry by sanitizing it from pathogenic germs, microorganisms, bacteria or mushrooms they may contain, to make a combustible product, an amendment or a material usable in construction.
  • the method consists in treating household and industrial waste using a method successively implementing a biological step and a chemical step, by reproducing in fully closed tanks natural aerobic reactions, so to accelerate, control and regulate the natural biological and chemical reactions of organic matter, the acceleration of the reactions being effected by the use of additives intervening as biological nutrients, catalysts and reagents.
  • a first additive (or composition) acting during the first (biological) phase of the treatment comprises or is essentially composed of iron-based catalysts, of nutrients for microorganisms comprising salts of potassium or sodium and / or vitamins, and / or olfactory agents.
  • a second additive (or composition) acting during the second (chemical) phase of the treatment comprises or is essentially composed of reagents comprising oxides and / or alkali or alkaline-earth hydroxides, and / or catalysts comprising salts and / or metal oxides;
  • the metal salts are preferably copper, cobalt, iron and aluminum sulfates;
  • the metal oxides are preferably oxides of copper, iron and cobalt.
  • the additives according to the present invention make it possible to treat the waste by reproducing a controlled natural phenomenon and perfectly reproducible in residence times compatible with the economic realities of an industrial exploitation, while ensuring drying and mineralization of the products guaranteeing them a great fuel quality by severely limiting the production of fly ash (whose discharge standards are increasingly restrictive).
  • the use of these additives also allows the destruction of pathogenic germs and the drying of products up to humidity levels below 15, 10 and even
  • the invention proposes a waste treatment installation which includes biological waste treatment equipment as well as chemical waste treatment equipment, this equipment being arranged so that the biological and chemical treatments take place in a closed circuit. and that the reaction gases resulting from these treatments are recovered, dried and integrated (reinjected into the mass of the treated waste).
  • the invention proposes a waste treatment installation which comprises:
  • a second container for containing the waste, allowing treatment of the fermentable materials partially degraded by the action of a strong base, transfer means for transporting the waste from the first container to the second container,
  • FIG. 1 is a functional diagram of an installation allowing the implementation of the method.
  • the process comprises two static phases of retention of the products to be treated, a first biological phase, and a second chemical phase. These two cumulative phases do not exceed a total duration of 11 to 28 hours.
  • 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 waste 1 to be treated.
  • the proportion of additive is generally from 1 to 4% by mass of the products treated (in terms of dry matter content).
  • This phase continues with a step of introducing the waste by a conveyor 1 into a tank 2.
  • the tank 2 is closed to thermally isolate the waste from the ambient environment.
  • the height of storage of the waste in the tank is preferably at least two meters to promote heating of the products.
  • the particle size of the products to be treated has little influence on the carrying out of the process. However, preferably 95% by mass of the waste to be treated should not have a particle size of less than 10 mm.
  • the progress of the process can be continuously monitored and regulated thanks to the acquisition of physical, chemical and / or 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 m 3 per ton of dry matter of the treated products.
  • the nozzles 3 for introducing pressurized air delivered by a conduit 4 are provided with a metal catalyst, impregnated with iron oxides FeO, Fe 2 O 3 , Fe 3 O, making it possible to produce, when air passes in the nozzle, radical oxygen in order to make it available to the biological process taking place within the tank 2.
  • the biological stage is stopped.
  • the residence time in these aeration tanks lasts from 8 to 20 hours.
  • the reaction gases collected by a line 5 comprise carbon dioxide and water vapor in small proportion. This is condensed, recovered and neutralized in a separator (condenser) 6 provided for this purpose before being reintegrated in the natural environment or in the local wastewater network. After their drying, the gases are either dissolved, or transported by a conduit 7 connecting the separator 6 to a second tank 9, to be integrated into the mass of the products during the second treatment step, the chemical step.
  • the products are taken out of the aeration tank 2 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 the chemical reactions specific to manufacturing a final product meeting the desired physico-chemical prescriptions.
  • This additive preferably comprises a mixture of mineral chemical bases from the families of alkaline earths and alkalis, and of fungicidal mineral substances. These reagents allow the destruction of pathogenic germs still found in the product after the biological stage, and therefore achieve mineralization; the proportion of these additives (in dry matter rate) is generally situated in a range going from 5% to 10% of the mass of the products (partially degraded waste) resulting from the treatment in the tank 2.
  • Reagents and products to be treated are transferred using a conveyor 8 or conveyor, introduced into a second tank 9, and piled up to a thickness generally ranging from 1 to 3 m.
  • the stopping of the chemical step is decided, generally after a period of 3 to 8 hours.
  • the reaction gases collected by a line 10 are basic. These gases are either dissolved in a separator 11, or transported by a conduit 12 connecting the separator 11 to the first tank 2, to be integrated into the mass of products undergoing in this tank the first stage of biological treatment. These gases can be dissolved in the device 11 and serve to neutralize the solution obtained in the device 6 by recovering the gases from the biological step.
  • the various reaction parameters and the type and proportion of the additives used are preferably chosen so that the treated product finally obtained and discharged from the tank 9 by a transporter 13 has a pH of 6 to 8.5, a moisture from 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.
  • Process control is carried out by continuously measuring numerous physical and chemical parameters at each stage of the process.
  • the regulation of process is carried out by intervention during the process in order to modify operating parameters of the process concerning the proportions of additives used, the residence times of the various stages of the process, the rate of recycling of the reaction gases.
  • Two types of additives are proposed to be used respectively during a biological phase of waste treatment and during a chemical phase following the biological phase.
  • the first additive, additive A is composed of iron Fe chips, magnetite Fe 2 O 3 and Fe 3 O 4 , potassium phosphate K 3 PO 4 , potassium iodide Kl, sodium iodide Nal, citronellol, citronellal or lemon essence C10H10O and cobalamin, retinol, ascorbic acid, and tocopherol. Each component can be incorporated in variable proportions from 0% to 100% of the additive.
  • This first additive is a nutrient. It plays a fundamental role in boosting aerobic degradation reactions at much faster speeds than in the natural cycle, actively participating in the absorption of odorous molecules, thus regulating the olfactory nuisances that may be encountered on waste treatment and transformation sites. .
  • Additive A is used during the first stage of partial degradation and forced aeration of the treated mass.
  • the biological reactions which occur in this first stage allow the drying, the deodorization, the oxidation, the degradation and the consumption of the organic matter (fermentation), by a rise in temperature beyond 65 ° C.
  • the residence time is between 8 hours and 20 hours to preferably reach a temperature of 65 ° C.
  • the minimum residence time of 8 hours requires the addition of catalysts and nutrients that accelerate biological reactions.
  • the catalysts allow a rapid rise in temperature beyond 40 ° C of thermophilicity. These Fe, Fe 2 O 3 and Fe 3 O 4 catalysts cause spontaneous local combustions and provide free radical oxygen available to the biological process outside or within living cells.
  • the nutrients used are phosphorus, potassium, cobalamin, retinol, ascorbic acid and tocopherol.
  • the nutrients cause the optimum biological conditions for a rapid natural rise in temperature.
  • Catalysts help living cells, microorganisms, to carry out their biological metabolism by consuming thanks to the oxygen supply from aeration forced, fermentable organic matter from waste; iodine can be added to promote heating of the waste due to its radioactivity.
  • the mesophilic microorganisms already destroyed at 50 ° C have given way to thermophilic microorganisms which grow and multiply by consuming the fermentable organic matter. When reaching 65 ° C, the parasites are destroyed by heat.
  • the natural biological phenomena that occur within the mass of products bring organic matter to its optimum acidity 5.5 to 6.5. Proteins break down into amino acids, carbohydrates break down into carbohydrate acids and lipids break down into fatty acids. The forced ventilation is stopped when this optimum is reached. The mass of the products therefore becomes acidic.
  • the catalysts contain natural essences such as citronellol or citronellal which give an olfactory signature to the product treated.
  • the second additive, additive B which is mixed with the waste from the first phase, is preferably composed of reactants and catalysts.
  • the reagents are alkali and alkaline earth oxides and hydroxides.
  • the alkaline and alkaline earth oxides are the potassium, calcium and magnesium oxides, ie in the order K 2 O, CaO, MgO.
  • the alkali and alkaline earth hydroxides are potassium, calcium and magnesium hydroxides, in the order KOH, Ca (OH) 2 , Mg (OH) 2 .
  • the catalysts are preferably common metal salts and oxides.
  • the common metal salts are preferably sulfates of copper, cobalt, iron and aluminum, ie in the order CuSO, Co SO 4 , FeSO 4 , AI (SO 4 ) 3 .
  • the common metal oxides are the oxides of copper, iron and cobalt, i.e. in the order CuSO4, Co 2 SO, FeSO 4 , AI (SO 4 ) 3 .
  • the common metal oxides are the oxides of copper, iron and cobalt, ie in the order CuO, Fe 2 O 3 , CoO.
  • Each component can be incorporated in variable proportions from 0 to 100% of the additive. The chemical reactions that occur allow the drying, mineralization of part of the organic matter and the destruction of residual germs.
  • alkaline and alkaline earth oxides will cause a rise in temperature by transforming into active alkaline and alkaline earth hydroxides. This reaction has the particularity of capturing the residual water within the hydroxide molecule.
  • Alkaline and alkaline earth hydroxides are strong mineral chemical bases which will react with the slightly acidic mass of the products. These base acid reactions produce mineral matter by fixing alkaline and alkaline earth ions on organic molecules. During this operation, the water contained in the form of a radical in the hydroxides is fixed within the mineral crystal allowing the further drying of the products. Certain alkaline earth ions are also introduced into the living cell, weakened by the cessation of forced aeration.
  • microorganisms are thus fossilized, that is to say mineralized and are found mixed within the mineral fraction of the products.
  • Certain microorganisms of the two mesophilic and thermophilic families protect themselves by forming spores. These spores are preferably destroyed by a sharp increase in pH, preferably up to at least 12, and by the fungicidal action of the cupric catalysts included in the additive B.
  • the common metal catalysts are essential for carrying out the reactions of base acids in residence times of 3 or 4 hours to 8 or 10 hours instead of a few days.
  • the metal ions contained within the catalysts will generate within the mass of products electromagnetic conditions conducive to accelerating the completion of base acid reactions and conducive to rebalance the physicochemical conditions at the end of the reaction.
  • additive B occurs after the forced ventilation catalyzed by additive A, it
  • composition of the additives according to the invention may advantageously obey specific formulations such as:
  • additives A and B has the particularity of triggering, accelerating, provoking reactions which do not attack non-fermentable products. If they exist in the mass of products, plastics devoid of water do not react * ' . Metals are oxidized by forced ventilation of the products. The oxidized heavy metals are stabilized avoiding their absorption by the grounds or by the plants. The product is thus on the one hand rid of pathogenic germs by fermentation, by raising the pH above 8 or 9 and by fungicidal action of cupric compounds. On the other hand, it is enhanced by a pleasant odor signing the product by the addition of citronellol or citronellal to additive A. Its quality cannot be altered by the degradation during the reaction of non-organic substances. such as plastics or metals.
  • Additives A and B can also be used separately, causing each person's own reactions to the heterogeneous waste to be treated.
  • This waste included 6 T of organic matter (comprising 40% of dry matter and 60% of water), 1 T of plastics (surrounded by 0.15 T of water included in the weight), 1.5 T of metals, leather and textiles (surrounded by 0.25 T of water included in the weight), 0.5 T of rubble (surrounded by 0.1 T of water included in the weight); organic matter included various biodegradable elements, including peelings, paper, cardboard and wood.
  • the gases emitted were carbon dioxide, oxygen and nitrogen.
  • the product obtained after 10 hours of biological treatment consisted of:
  • the total therefore weighed 5.3 T with 0.4 T of water or 7% humidity.
  • the process gases have been recovered. They consisted of ammonia and water vapor. Recovered, this condensation water represents 4.1 m3.
  • the method according to the invention makes it possible to obtain a stable product (in contact with air), after a very short treatment time (a few hours in particular as regards biological treatment).
  • This process only performs partial degradation of organic matter; this degradation occurs at the periphery of the pieces of organic material (peels, paper, cardboard), but also that which is between the pieces of products. It is this part of organic matter which is acidified.
  • the COOH radical loses its H +.
  • the long chains of organic matter are cut at the C-C bonds producing smaller molecules. These reactions take place at the level of the cytoplasm of microorganisms and outside the cell.
  • the rise in temperature beyond 65 ° C makes it possible to destroy or at least block the functioning of mesophilic and thermophilic microorganisms.
  • the first treatment phase produces pore water from structural water. This water improves the yield of the chemical reaction of the second phase.
  • the mineralization of the surface part of the organic matter also makes it possible to physically separate the water from the solid matter, so that the separation of the water by blower is facilitated: the ventilation makes it possible to dry the waste considerably, which is then easier to sort.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Tropical Medicine & Parasitology (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)

Abstract

La présente invention est relative à un procédé de traitement de déchets, à un appareil et à des compositions pour la mise en oeuvre de ce procédé. Selon l'invention, un procédé de traitement de déchets contenant une matière organique fermentescible, des microorganismes et une matière non fermentescible comporte successivement les opérations suivantes: A) provoquer une dégradation partielle de la matière organique fermentescible des déchets placés dans un premier conteneur (2) fermé et ventilé, par action des microorganismes contenus dans les déchets, B) transférer les produits obtenus à l'issue de l'opération A) dans un deuxième conteneur (9) de préférence fermé, et maintenir en contact avec une base forte les produits transférés dans ce conteneur.

Description

Procédé de traitement de déchets, appareils et compositions pour la mise en œuyre du procédé.
La présente invention est relative à un procédé de traitement de déchets, à un appareil et à des compositions pour la mise en œuvre de ce procédé.
Le domaine technique de l'invention est celui du traitement de déchets ménagers et industriels.
L'invention s'applique en particulier à la transformation et à la valorisation de 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 agroalimentaire (grignons d'olives, sangs, plasmas, carcasses, abats), des industries papetières.
La technique antérieure
Il existe globalement deux techniques de traitement des déchets contenant des matières organiques fermentescibles : la technique aérobie et la technique anaérobie.
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 coûteuses. Le compostage est une autre solution aérobie qui traite la matière organique fermentescible, 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 des procédés chimiques de chaulage, dans lesquels on ajoute aux déchets des ménages de la chaux vive ainsi que, fréquemment, 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 produisant une base chimique, la chaux éteinte, qui élève le pH des produits (dont le pH à l'origine est neutre). Le pH de l'ensemble se neutralise ensuite progressivement au contact de l'air. La base se transforme en carbonate de calcium, en élevant le taux de matière minérale des déchets. La quantité de chaux nécessaire pour baisser favorablement le taux d'humidité des déchets est tellement élevée, que ces procédés ne peuvent être utilisés dans le cadre d'une exploitation industrielle.
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.
Il a été proposé dans le document AU-428 978 de transformer des déchets par un procédé consistant en :
• Une première phase de fermentation alcoolique aérobique au cours de laquelle le pH est maintenu entre 2,5 et 4, par addition d'acide ; la teneur en eau est maintenue entre 25 % et 50% par addition d'eau, et de l'air est injecté ; cette phase est réalisée dans un cylindre rotatif et dure de 24 à 48 heures ; la fermentation produit une élévation de la température jusqu'à 50 à 60°C, et du pH jusqu'à 5 ou 6 ;
• Une deuxième phase de transition vers des conditions anaérobiques, au cours de laquelle on stoppe l'injection d'air, on isole les déchets traités de l'air ambiant et on ajoute de l'eau pour obtenir une teneur en eau entre 40 % et 80 % et on ajoute un agent alcalin pour obtenir un pH entre 7 et 8 ; cette phase est effectuée dans un conteneur fermé ou dans un amas, et dure de 48 à 72 heures ; puis • Une troisième phase de fermentation anaérobie, sans apport d'eau, mais avec des apports répétés d'ammoniaque ; à l'issue de cette phase - qui dure de 1 à 3 mois -, on obtient un compost, à condition d'avoir extrait des déchets les substances imputrescibles avant la première ou la deuxième phase.
Par ailleurs, les compositions utilisées à ce jour pour traiter les déchets ne permettent généralement pas une déshydratation et une minéralisation satisfaisantes des déchets à traiter et les réactions de transformation s'étendent le plus souvent sur plusieurs jours ou semaines. En outre, non seulement la plupart des produits obtenus contiennent des germes pathogènes et dégagent des odeurs déplaisantes, mais leur combustion produit des fumées nocives ou polluantes.
Résumé de l'invention
Un objectif de l'invention est de proposer un procédé de traitement de déchets, un appareil et des compositions pour la mise en œuvre du procédé, permettant d'obtenir un produit stable en un temps très court, et à un coût raisonnable.
Un objectif de l'invention est de proposer un procédé de traitement de déchets, un appareil et des compositions pour la mise en œuvre du procédé, qui soient améliorés et/ou qui remédient, en partie au moins, aux inconvénients des procédés, appareils et compositions connus de traitement de déchets.
Selon un premier aspect, l'invention propose un procédé de traitement de déchets contenant une matière organique fermentescible, des microorganismes et une matière non fermentescible, en particulier une matière inorganique, caractérisé en ce qu'il comporte successivement les opérations suivantes :
A) Provoquer une dégradation partielle de la matière organique fermentescible des déchets placés dans un premier conteneur généralement fermé et ventilé, par action des microorganismes contenus dans les déchets,
B) Transférer les premiers produits obtenus à l'issue de l'opération A) dans un deuxième conteneur généralement fermé, introduire une base forte dans le deuxième conteneur et la mettre en contact avec les premiers produits transférés dans ce conteneur. L'invention s'applique aux déchets contenant une part substantielle de matières organiques fermentescibles et/ou biodégradables en particulier aux déchets dont le pourcentage (en masse) de ces matières est situé dans une plage allant 10% à 80%, de préférence allant de 30% à 60%. L'invention s'applique aux déchets présentant une humidité importante, en particulier aux déchets présentant une proportion (en masse) d'eau située dans une plage allant de 25% à 70%, de préférence allant de 35% à 55%.
L'utilisation d'un conteneur fermé pour contenir les déchets au cours de l'étape de dégradation biologique permet d'accélérer échauffement des déchets et le dégagement de vapeur d'eau, et permet de collecter à la fois les émanations gazeuses émises par les déchets, ainsi que l'eau interstitielle produite par la dégradation de la matière organique fermentescible à partir de l'eau structurellement incluse dans la matière organique fermentescible ; le caractère partiel de la dégradation permet de conserver des chaînes de matières organiques de relativement grande taille qui sont utiles notamment pour enrichir les terres cultivées.
L'utilisation de moyens de transfert pour transférer les produits du premier au deuxième conteneur permet de traiter automatiquement et rapidement plusieurs lots successifs de déchets.
L'utilisation d'une base forte permet, par réaction de cette base avec les acides présents à la. périphérie de la matière organique fermentescible dégradée, la création d'une structure minérale (calcique, potassique, ou magnésienne selon la base utilisée) qui stabilise les molécules organiques acidifiées, et empêche la poursuite de sa dégradation. L'utilisation d'un deuxième conteneur fermé, permet de confiner, traiter et utiliser les gaz issus de la deuxième étape.
De préférence, à l'issue de l'étape B) :
• On sèche les produits obtenus, puis
• On sépare, en partie au moins, la matière non fermentescible des produits séchés obtenus.
Le procédé selon la présente invention a pour résultat 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.
Selon un autre aspect de l'invention, le procédé consiste à traiter les déchets des ménages et des industries grâce à une méthode mettant en œuvre 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.
D'autres caractéristiques préférentielles d'un procédé selon l'invention font l'objet des revendications 3 à 18.
Selon un autre aspect de l'invention, un premier additif (ou composition) agissant lors de la première phase (biologique) du traitement comporte ou est essentiellement composé de catalyseurs à base de fer, de nutriments pour les micro- organismes comportant des sels de potassium ou de sodium et/ou des vitamines, et/ou d'agents olfactifs.
Selon un autre aspect de l'invention, un second additif (ou composition) agissant au cours de la deuxième phase (chimique) du traitement comporte ou est essentiellement composé de réactifs comportant des oxydes et/ou des hydroxydes alcalins ou alcalino-terreux, et/ou des catalyseurs comprenant des sels et/ou des oxydes métalliques ; les sels métalliques sont de préférence des sulfates de cuivre, de cobalt, de fer et d'aluminium ; les oxydes métalliques sont de préférence des oxydes de cuivre, de fer et de cobalt.
Les additifs selon la présente invention permettent de traiter les déchets en reproduisant un phénomène naturel contrôlé et parfaitement reproductible en des temps de séjour compatibles avec les réalités économiques d'une exploitation industrielle, tout en assurant un assèchement et une minéralisation des produits leur garantissant une grande qualité combustible en limitant fortement la production de cendres volantes (dont les normes de rejet sont de plus en plus restrictives). L'utilisation de ces additifs permet en outre la destruction des germes pathogènes et l'assèchement des produits jusqu'à des taux d'humidité inférieurs à 15, 10 et même Selon un autre aspect, l'invention propose une installation de traitement de déchets qui comporte des équipements de traitement biologique des déchets ainsi que des équipements de traitement chimique des déchets, ces équipements étant agencés pour que les traitements biologique et chimique se déroulent en circuit fermé et que les gaz de réaction résultant de ces traitements soient récupérés, asséchés et intégrés (réinjectés dans la masse des déchets traités).
Selon un autre aspect, l'invention propose une installation de traitement de déchets qui comporte :
- un premier conteneur fermé pour contenir les déchets en permettant leur dégradation biologique partielle,
- des premiers moyens d'introduction pour introduire de l'air dans le premier conteneur,
- un deuxième conteneur pour contenir les déchets en permettant un traitement des matières fermentescibles partiellement dégradées par action d'une base forte, - des moyens de transfert pour transporter les déchets du premier conteneur au deuxième conteneur,
- des moyens de collecte de gaz dans lesdits premier et deuxième conteneur.
Description détaillée de l'invention
D'autres avantages et caractéristiques de l'invention seront compris au travers de la description suivante qui se réfère au dessin annexé, et qui illustre sans aucun caractère limitatif des modes préférentiels de réalisation de l'invention.
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 permettant la mise en œuvre du procédé.
Le procédé comporte deux phases statiques de rétention des produits à traiter, une première phase biologique, et une deuxième phase chimique. Ces deux phases cumulées n'excèdent pas une durée totale de 11 à 28 heures.
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 déchets 1 à traiter. La proportion d'additif est généralement de 1 à 4 % en masse des produits traités (en taux de matière sèche).
Cette phase se poursuit par une étape d'introduction des déchets par un transporteur 1 dans une cuve 2. La cuve 2 est fermée pour isoler thermiquement les déchets du milieu ambiant. La hauteur de stockage des déchets dans la cuve est de préférence au minimum de deux mètres pour favoriser échauffement des produits.
La granulométrie des produits à traiter a peu d'influence sur la réalisation du procédé. Il convient toutefois de préférence que 95 % en masse des déchets à traiter n'aient pas une granulométrie inférieure à 10 mm.
Le déroulement du procédé peut être contrôlé et régulé en permanence grâce à l'acquisition de données physiques, chimiques et/ou 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 d'air pressurisé délivré par un conduit 4 sont munies d'un catalyseur métallique, imprégné d'oxydes de fer FeO, Fe2O3, Fe3O , permettant de produire, au passage de l'air dans la buse, de l'oxygène radicalaire afin de le mettre à disposition du processus biologique se déroulant au sein de la cuve 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.
Les gaz de réaction collectés par un conduit 5 comportent du gaz carbonique et de la vapeur d'eau en faible proportion. Celle-ci est condensée, récupérée et neutralisée dans un séparateur (condenseur) 6 prévu à cet effet avant d'être réintégrée au milieu naturel ou au réseau d'eaux usées locales. Après leur assèchement, les gaz sont soit solubilisés, soit transportés par un conduit 7 reliant le séparateur 6 à une deuxième cuve 9, pour être intégrés à la masse des produits pendant la seconde étape de traitement, l'étape chimique.
Les produits sont sortis de la cuve 2 d'aération et sont mélangés avec un second additif présentant les fonctions de réactif et de catalyseur. Cet additif est adapté aux caractéristiques physico-chimiques du produit à traiter afin de provoquer les réactions chimiques propres à fabriquer un produit final répondant aux prescriptions physico-chimiques souhaitées. Cet additif comporte de préférence 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 ; la proportion de ces additifs (en taux de matière sèche) est généralement située dans une plage allant de 5 % à 10 % de la masse des produits (déchets partiellement dégradés) issus du traitement dans la cuve 2.
Réactifs et produits à traiter sont transférés grâce à un convoyeur 8 ou transporteur, introduits dans une seconde cuve 9, et entassés sur une épaisseur allant généralement de 1 à 3 m. A l'optimum des paramètres physico-chimiques prédéfinis obtenus, de potentiel d'hydrogène et de taux d'humidité de préférence, l'arrêt de l'étape chimique est décidé, généralement après une durée de 3 à 8 heures. Les gaz de réaction collectés par un conduit 10 sont basiques. Ces gaz sont soit solubilisés dans un séparateur 11 , soit transportés par un conduit 12 reliant le séparateur 11 à la première cuve 2, pour être intégrés à la masse de produits subissant dans cette cuve la première étape de traitement biologique. Ces gaz peuvent être solubilisés dans le dispositif 11 et servir à la neutralisation de la solution obtenue dans le dispositif 6 par la récupération des gaz issus de l'étape biologique.
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 finalement obtenu et évacué de la cuve 9 par un transporteur 13, 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. Il comporte généralement de 80 à 97 g / 100 g (grammes pour cent grammes) de matières sèches (MS), de 25 à 65 g /100 g (en particulier de 25 à 55 g/100g) sec de matières organiques (MO), de 35 à 75 g / 100 g (en particulier de 35 à 65 g/100g) de matières minérales (MM), de 2 à 4 g / 100 g sec de phosphore, de 1 ,5 à 4 g / 100 g sec d'azote, de 2 à 35 g / 100 g (en particulier de 2 à 8g/100g) sec de calcium, de à l à 3 g / 100 g sec de magnésium et de 2 à 9 g / 100 g sec de 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.
Deux types d'additifs sont proposés pour être utilisés respectivement lors d'une phase biologique du traitement des déchets et au cours d'une phase chimique consécutive à la phase biologique.
Le premier additif, additif A, est composé de copeaux de Fer Fe, de magnétite Fe2O3 et de Fe3O4, de phosphate de potassium K3PO4, de iodure de potassium Kl, de iodure de sodium Nal, de citronellol, citronellal ou essence de citron C10H10O et de cobalamine, rétinol, acide ascorbique, et tocophérol. Chaque composant peut être intégré dans des proportions variables de 0 % à 100 % de l'additif. Ce premier additif est un nutriment. Il tient un rôle fondamental pour doper les réactions de dégradation aérobie à des vitesses beaucoup plus rapides que dans le cycle naturel participant activement à l'absorption des molécules odorantes réglant ainsi les nuisances olfactives pouvant être rencontrées sur des sites de traitement et de transformation de déchets.
L'additif A est utilisé au cours de la première étape de dégradation partielle et d'aération forcée de la masse traitée. Les réactions biologiques qui se produisent dans cette première étape, permettent l'assèchement, la désodorisation, l'oxydation, la dégradation et la consommation de la matière organique (fermentation), par une montée en température au delà de 65°C. Le temps de séjour se situe entre 8 heures et 20 heures pour atteindre de préférence une température de 65°C. Le temps de séjour minimum de 8 heures nécessite d'adjonction de catalyseurs et de nutriments accélérateurs des réactions biologiques. Les catalyseurs permettent une montée en température rapide au delà des 40°C de la thermophilie. Ces catalyseurs Fe, Fe2O3 et Fe3O4 provoquent des combustions locales spontanées et apportent de l'oxygène radicalaire directement disponible au processus biologique hors ou au sein des cellules du vivant. Les nutriments utilisés sont le phosphore, le potassium, la cobalamine, le rétinol, l'acide ascorbique et le tocophérol. Les nutriments provoquent les conditions biologiques optimum d'une montée en température naturelle rapide. Les catalyseurs aident les cellules du vivant, micro-organismes, à réaliser leur métabolisme biologique en consommant grâce à l'apport en oxygène de l'aération forcée, la matière organique fermentescible des déchets ; de l'iode peut être ajouté pour favoriser échauffement des déchets du fait de sa radioactivité.
Les micro-organismes mésophiles déjà détruits à 50°C ont laissé la place aux micro-organismes thermophiles qui croissent et se multiplient en consommant la matière organique fermentescible. En atteignant 65°C, il y a destruction des parasites par la chaleur. Les phénomènes biologiques naturels qui se produisent au sein de la masse des produits, amènent la matière organique à son optimum d'acidité 5,5 à 6,5. Les protides se dégradent en acide aminés, les glucides se dégradent en acide glucidiques et les lipides se dégradent en acides gras. L'aération forcée est arrêtée lorsque cet optimum est atteint. La masse des produits devient par conséquent acide. Les catalyseurs contiennent des essences naturelles telles que le citronellol ou le citronellal qui donnent une signature olfactive au produit traité.
Le deuxième additif, additif B, qui est mélangé aux déchets issus de la première phase, est de préférence composé de réactifs et de catalyseurs. Les réactifs sont des oxydes et hydroxydes alcalins et alcalino-terreux. Les oxydes alcalins et alcalino-terreux sont les oxydes de potassium, de calcium et de magnésium soit dans l'ordre K2O, CaO, MgO. Les hydroxydes alcalins et alcalino-terreux sont des hydroxydes de potassium, de calcium et de magnésium soit dans l'ordre KOH, Ca(OH)2, Mg(OH)2.
Les catalyseurs sont de préférence des sels et des oxydes métalliques communs.
Les sels métalliques communs sont de préférence des sulfates de cuivre, de cobalt, de fer et d'aluminium soit dans l'ordre CuSO , Co SO4, FeSO4, AI(SO4)3. les oxydes métalliques communs sont les oxydes de cuivre, de fer et de cobalt soit dans l'ordre CuSO4, Co2SO , FeSO4, AI(SO4)3. les oxydes métalliques communs sont les oxydes de cuivre, de fer et de cobalt soit dans l'ordre CuO, Fe2O3, CoO. Chaque composant peut être intégré dans des proportions variables de 0 à 100 % de l'additif. Les réactions chimiques qui se produisent, permettent l'assèchement, la minéralisation d'une partie de la matière organique et la destruction des germes résiduels.
Les oxydes alcalins et alcalino-terreux vont provoquer une élévation de température en se transformant en hydroxydes alcalins et alcalino-terreux actifs. Cette réaction a la particularité de capter l'eau résiduelle au sein de la molécule d'hydroxyde. Les hydroxydes alcalins et alcalino-terreux sont des bases chimiques minérales fortes qui vont entrer en réaction avec la masse légèrement acide des produits. Ces réactions d'acides bases produisent de la matière minérale par fixation des ions alcalins et alcalino-terreux sur les molécules organiques. Au cours de cette opération, l'eau contenue sous forme de radical dans les hydroxydes est fixée au sein du cristal minéral permettant la poursuite de l'assèchement des produits. Certains ions alcalino- terreux s'introduisent également au sein de la cellule du vivant fragilisée par l'arrêt de l'aération forcée. Les micro-organismes se trouvent ainsi fossilisés, c'est à dire minéralisés et se retrouvent mélangés au sein de la fraction minérale des produits. Certains micro-organismes des deux familles mésophiles et thermophiles se protègent en formant des spores. Ces spores sont de préférence détruites par une forte augmentation du pH, de préférence jusqu'à 12 au moins, et par l'action fongicide des catalyseurs cupriques inclus dans l'additif B.
Les catalyseurs métalliques communs sont indispensables à la réalisation des réactions d'acides bases dans des temps de séjour de 3 ou 4 heures à 8 ou 10 heures au lieu de quelques jours. Les ions métalliques contenus au sein des catalyseurs vont engendrer au sein de la masse des produits des conditions électromagnétiques propices à accélérer la réalisation des réactions d'acides bases et propices à rééquilibrer les conditions physico-chimiques en fin de réaction.
Lorsque l'additif B intervient après l'aération forcée catalysée par l'additif A, il
• . ', |7 ιι-' ι - •: '.. poursuit la déshydratation eh fixant l'eau sous forme de ces radicaux au sein de la matière minéralisée. Il transforme une partie de la matière organique des déchets en matière minérale accélérant un phénomène naturel de transformation de la matière organique en amendement.
Pour certaines applications particulières, la composition des additifs selon l'invention pourra avantageusement obéir à des formulations particulières telles que :
Additif A :
• De 30 à 50 %, de préférence environ 40 %, de composants du groupe comprenant les copeaux de Fer Fe, la magnétite Fe2O3, Fe3O et de l'oxyde de cuivre CuO, • De 30 à 50 %, de préférence environ 40 %, de phosphate de potassium K3PO4,
• De 10 à 30 %, de préférence environ 20 %, du groupe comprenant Piodure de potassium Kl, l'iodure de sodium Nal, le citronellol, le citronellal ou l'essence de citron C10H10O, la cobalamine, le rétinol, l'acide ascorbique et le tocophérol.
Additif B :
• De 70 à 90 %, de préférence environ 80 %, du groupe comprenant les oxydes de potassium K2O, les oxydes de calcium CaO, les oxydes de magnésium MgO, les hydroxydes de potassium KOH, hydroxydes de calcium Ca(OH)2, les hydroxydes de magnésium Mg(OH)2,
• De 10 à 30 %, de préférence environ 15 %, de sulfates de cuivre CuSO ,
• De 5 à 15 %, de préférence environ 5 %, du groupe comprenant les oxydes de fer Fe2O3 et les oxydes de cobalt CoO.
L'intervention des additifs A et B présente la particularité de déclencher, accélérer, provoquer des réactions qui n'agressent pas les produits non fermentescibles. S'ils existent dans la masse des produits, les plastiques dénués d'eau ne réagissent*' pas. Les métaux sont oxydés par l'aération forcée des produits. Les métaux lourds oxydés sont stabilisés évitant leur absorption par les sols ou par les plantes. Le produit est ainsi d'une part débarrassé des germes pathogènes par fermentation, par élévation de pH au delà de 8 ou 9 et par action fongicide de composés cupriques. Il est d'autre part agrémenté d'une odeur agréable signant le produit par l'ajout de citronellol ou citronellal au sein de l'additif A. Sa qualité ne peut enfin pas être altérée par la dégradation en cours de réaction de substances non organiques tels que plastiques ou métaux.
Les additifs A et B peuvent également être utilisés séparément provoquant les réactions propres à chacun sur le déchet hétérogène à traiter.
Exemple : On a traité 9 tonnes d'ordures ménagères à 50 % d'humidité soit 4,5 tonnes d'eau ;
Ces déchets comprenaient 6 T de matière organique (comprenant 40% de matière sèche et 60% d'eau), 1 T de plastiques (entouré de 0,15 T d'eau comprise dans le poids), 1 ,5 T de métaux, de cuir et de textiles (entouré de 0,25 T d'eau comprise dans le poids), 0,5 T de gravats (entouré de 0,1 T d'eau comprise dans le poids) ; la matière organique comprenait différents éléments biodégradables, dont des épluchures, du papier, du carton et du bois.
Ces 9 T de déchets ont été placés dans une première cuve de 3 m de diamètre et de 3 mètres de hauteur. Avant leur introduction, ils ont été saupoudrés d'additifs poudreux représentant 2% en masse des produits traités. Ces additifs représentant 180 kg, étaient constitués de :
• 40% de K3PO4
• 40% de Fe2O3 • 20% d'un mélange d'acide ascorbique (à raison de 5%), cobalamine (à raison de 5%), rétinol (à raison de 5%) et tocophérol (à raison de 5%).
L'ensemble est resté 10 heures au sein de la cuve décrite ci dessus. Cette cuve est fermée et raccordée à une conduite d'évacuation des gaz émis. Les produits ont été alimentés d'air en fond de cuve à raison de 500 m3/h.
Les gaz émis ont été du dioxyde de carbone, de l'oxygène et de l'azote.
Le produit obtenu après 10 heures de traitement biologique était constitué de :
• 1 T de plastique,
• 1 ,5 T de métaux, de cuir et de textiles,
• 0,5 T de gravats, • 0,180 T des produits ajoutés,
• et 5,5 T de matière organique.
Le total pesait 8,68 T dont 4,5 T d'eau soit environ 52%. Au cours du traitement, on a pu mesurer une élévation de température jusque 65°C.
Ces produits ont ensuite été saupoudrés de 700 kg de d'un second additif constitué de : • 60% de Ca(OH)2
• 20% de KOH
• 15% de CuSO4
• 5% de Fe203. L'ensemble est resté 5 heures dans une deuxième cuve de même caractéristique que la précédente. Au cours de la dernière heure, on a soufflé de l'air à raison de 700 m3/h de sorte que le produit soit asséché.
Le produit était alors constitué de
• 0,85 T de plastique, « 1 ,25 T de métaux, de cuir et de textiles
• 0,4 T de gravats
• 0,88 T des produits ajoutés
• et 1 ,9 T de matière organique.
Le total pesait donc 5,3 T avec 0,4 T d'eau soit 7% d'humidité.
Compte tenu de la très faible humidité du produit, il a été simple de séparer les matières plastiques, métaux, cuir, textiles et une partie des gravats, de la matière organique fermentescible séchée et stabilisée.
Il est resté 2,8 T de produits contenant 1 ,5 T de matière organique sèche, 0,88 T d'additifs minéraux, 0,35 T de gravats et 0,4 T d'eau soit 14,4% d'humidité. Il reste donc après traitement, de l'eau, de la matière organique et les additifs ajoutés pour réaliser les réactions et pour doper le produit à traiter.
Les gaz de traitement ont été récupérés. Ils étaient constitués d'ammoniac et de vapeur d'eau. Récupérée, cette eau de condensation représente 4,1 m3.
Les caractéristiques physico-chimiques des 2,8 T de produits obtenus étaient les suivantes :
Figure imgf000016_0001
Figure imgf000017_0001
Le procédé selon l'invention permet d'obtenir un produit stable (au contact de l'air), après un temps de traitement très faible (de quelques heures notamment pour ce qui concerne le traitement biologique). Ce procédé n'effectue qu'une dégradation partielle de la matière organique ; cette dégradation s'effectue en périphérie des morceaux de matière organique (épluchures, papiers, cartons), mais également celle qui se trouve entre les morceaux de produits. C'est cette partie de matière organique qui se trouve acidifiée.
Le radical COOH perd son H+. Les longues chaînes de matière organique sont coupées au niveau des liaisons C-C produisant des molécules plus petites. Ces réactions s'effectuent au niveau du cytoplasme des micro-organismes et à l'extérieur de la cellule. La montée de température au delà de 65°C permet de détruire ou au minimum de bloquer le fonctionnement des micro-organismes mésophiles et thermophiles.
Dans un deuxième temps, des bases fortes réagissent avec les acides qui se trouvent en périphérie des morceaux de déchets ou entre ces morceaux. Il se crée un minéral calcique, potassique ou magnésien fonction de la base utilisée. Cette réaction permet de stabiliser la molécule organique acidifiée ne lui permettant pas de poursuivre sa dégradation. Au cours de cette phase de traitement, il y a suppression de l'aération forcée. Les systèmes osmotiques qui régissent le fonctionnement de la cellule du vivant sont dans ces conditions déséquilibrés. En présence d'ions calcium, la pompe calcique de la cellule se met à fonctionner à l'envers permettant l'entrée de l'ion Ca2+ à l'intérieur de la cellule. La cellule elle-même se trouve ainsi minéralisée et donc fossilisée.
Suite aux réactions d'acide base, les produits subissent une très forte ventilation afin de les dessécher dans la masse.
Dans les déchets, l'eau se trouve sous plusieurs formes :
• Interstitielles entre les morceaux de déchets.
• Structurelles au sein de la matière organique, inerte ou vivante, et de la matière minérale.
La première phase de traitement produit de l'eau interstitielle à partir de l'eau structurelle. Cette eau améliore le rendement de la réaction chimique de la seconde phase. La minéralisation de la partie superficielle de la matière organique permet en outre de séparer physiquement l'eau de la matière solide, de sorte que la séparation de l'eau par soufflerie est facilitée : la ventilation permet d'assécher considérablement les déchets, qui sont ensuite plus faciles à trier.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de traitement de déchets contenant une matière organique fermentescible, des microorganismes et une matière non fermentescible, en particulier inorganique, caractérisé en ce qu'il comporte successivement les opérations suivantes :
A) Provoquer une dégradation partielle de la matière organique fermentescible des déchets placés dans un premier conteneur (2) fermé et ventilé, par action des microorganismes contenus dans les déchets,
B) Transférer les produits obtenus à l'issue de l'opération A) dans un deuxième conteneur (9) de préférence fermé, et maintenir en contact avec une base forte les produits transférés dans ce conteneur.
2. Procédé selon la revendication 1 , qui comporte en outre les opérations suivantes :
C) Sécher les produits obtenus à l'issue de l'opération B),
D) Séparer une partie au moins de la matière non fermentescible des produits séchés issus de l'opération C).
3. Procédé selon la revendication 2, dans lequel la durée cumulée des opérations A), B), et C) n'excède pas 28 heures, la durée de l'opération A) étant de préférence située dans une plage allant de 8 heures à 20 heures, et la durée cumulée des opérations B) et C) étant de préférence située dans une plage allant de 3 heures à 8 heures.
4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 2 ou 3, dans lequel le séchage est en partie au moins obtenu par ventilation d'air dans le deuxième conteneur.
5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel, dans l'opération A), on fait passer de l'air dans des buses catalytiques comportant un oxyde de fer pour le charger d'oxygène sous forme radicalaire avant de l'introduire dans le premier conteneur pour ventiler ce dernier.
6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel dans l'opération A), on collecte de l'azote gazeux, de la vapeur d'eau et du dioxyde de carbone gazeux par au moins un premier conduit (5) raccordé au premier conteneur.
7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 dans lequel, dans l'opération B) et le cas échéant C), on collecte de l'ammoniac et de la vapeur d'eau par au moins un deuxième conduit (10) raccordé au deuxième conteneur, et dans lequel on introduit une partie au moins de l'ammoniac ainsi collecté, dans le premier conteneur, durant l'opération A) de traitement d'un lot de déchets ultérieur.
8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel on introduit dans le premier conteneur, durant l'opération A), un agent nutritif pour les microorganismes, lequel agent nutritif est de préférence choisi parmi le groupe consistant en un sel de calcium, un sel de potassium, une vitamine, ou un mélange de ces agents.
9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel on introduit dans le premier conteneur durant l'opération A), un agent odorant, lequel agent odorant est de préférence choisi parmi le groupe consistant en une essence de citron, une essence de citronnelle, le citronellol, le citronellal, ou un mélange de ces agents.
10. Procédé selon l'une" quelconque des revendications 1 à 9 dans lequel, durant l'opération A), on introduit dans le premier conteneur un catalyseur choisi parmi le groupe consistant en un oxyde de fer, un oxyde de cuivre, ou un mélange de ces oxydes.
11. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, dans lequel on provoque l'arrêt de l'opération A), lorsque la température des déchets atteint 65°C (à plus ou moins 2°C près), ou bien lorsque le pH des déchets atteint 6 (à plus ou moins 0,5 près).
12. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 11 , dans lequel on utilise un hydroxyde alcalin ou alcalino-terreux en tant que base forte, dans l'opération B).
13. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, dans lequel on introduit dans le deuxième conteneur, dans l'opération B, un catalyseur.
14. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 13 dans lequel, dans l'option B), on provoque une élévation du pH au delà de 8 ou 9, en particulier au delà de 12.
15. Utilisation d'une composition contenant un produit choisi parmi le groupe consistant en du fer, de la magnétite, de l'oxyde de cuivre, du phosphate de potassium, de l'iodure de potassium, de l'iodure de sodium, de la cobalamine, du rétinol, de l'acide ascorbique, du tocophérol, ou un mélange de plusieurs de ces produits, pour le traitement aérobie de déchets contenant au moins 10 % en masse de matière organique fermentescible et au moins 25 % en masse d'eau.
16. Utilisation selon la revendication 15, dans laquelle la proportion en masse de la composition ajoutée aux déchets est située dans une plage allant de 1 % à 4 % (en taux de matière sèche).
17. Utilisation d'une composition contenant un produit choisi parmi le groupe consistant en un oxyde ou un hydroxyde alcalin ou alcalino-terreux, un sel ou un oxyde métallique, ou un mélange de plusieurs de ces produits, pour le traitement aérobie de déchets contenant au moins 10 % en masse de matière organique fermentescible et au moins 25 % en masse d'eau.
18. Utilisation selon la revendication 14, dans laquelle la proportion en masse de la composition ajoutée aux déchets est située dans une plage allant de 5 % à 10 % (en taux de matière sèche).
19. Déchet stabilisé susceptible d'être obtenu par un procédé selon l'une quelconque des revendication 1 à 18, qui présente un pH situé dans une plage allant de 6 à 8,5, une humidité située dans une plage allant de 3 à 20 g pour 100 g, et un PCI situé dans une plage allant de 3000 à 6000 kcal/kg.
20. Installation de traitement de déchets, qui comporte des équipements (2) de traitement biologique, des déchets ainsi que des équipements de traitement (9)chimique des déchets, ces équipements étant agencés pour que les traitements biologique et chimique se déroulent en circuit fermé et que les gaz de réaction résultant de ces traitements soient récupérés, asséchés et de préférence réinjectés dans la masse des déchets traités.
21. Installation de traitement de déchets qui comporte : - un premier conteneur (2) fermé pour contenir les déchets en permettant leur dégradation biologique partielle,
- des premiers moyens d'introduction pour introduire de l'air dans le premier conteneur, - un deuxième conteneur (9) pour contenir les déchets en permettant un traitement des matières fermentescibles partiellement dégradées par action d'une base forte,
- des moyens de transfert pour transporter les déchets du premier conteneur au deuxième conteneur, - des moyens de collecte de gaz dans lesdits premier et deuxième conteneur.
22. Installation selon la revendication 21 qui comporte en outre des moyens de séparation et/ou d'assèchement des gaz collectés dans les conteneurs, ainsi que des seconds moyens d'introduction pour introduire les gaz issus des moyens de séparation et/ou d'assèchement dans l'un au moins des premier et deuxième conteneur.
PCT/FR2002/002351 2001-07-04 2002-07-04 Procéde de traitement de déchets, appareils et compositions pour la mise en oeuvre du procédé WO2003004442A2 (fr)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
AU2002328381A AU2002328381A1 (en) 2001-07-04 2002-07-04 Method for treating waste, devices and compositions for carrying out said method
EP02762532A EP1401789A2 (fr) 2001-07-04 2002-07-04 Proc de de traitement de d chets, appareils et compositions pour la mise en oeuvre du proc d

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR01/08850 2001-07-04
FR0108851A FR2826885B1 (fr) 2001-07-04 2001-07-04 Complexe d'additifs pour la transformation de dechets heterogenes solides ou pateux produits par les populations ou par l'industrie
FR0108850A FR2826884B1 (fr) 2001-07-04 2001-07-04 Procede de traitement des dechets menagers ou industriels et installations d'application de ce procede
FR01/08851 2001-07-04

Publications (2)

Publication Number Publication Date
WO2003004442A2 true WO2003004442A2 (fr) 2003-01-16
WO2003004442A3 WO2003004442A3 (fr) 2003-11-06

Family

ID=26213081

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/FR2002/002351 WO2003004442A2 (fr) 2001-07-04 2002-07-04 Procéde de traitement de déchets, appareils et compositions pour la mise en oeuvre du procédé

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP1401789A2 (fr)
AU (1) AU2002328381A1 (fr)
WO (1) WO2003004442A2 (fr)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008084210A2 (fr) * 2007-01-09 2008-07-17 Institute Of Food Research Procédé et trousse
WO2009101652A2 (fr) * 2008-02-14 2009-08-20 Andrea Chidichimo Procédé physico-chimique de production d'engrais à partir de déchets organiques et installations de production

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB495873A (en) * 1937-04-19 1938-11-21 Wellesley Holdings Ltd Improvements relating to the production of organic fertilisers
FR1375668A (fr) * 1962-01-22 1964-10-23 Terres De Chalautre Soc D Procédé pour la fermentation rapide des gadoues et ordures ménagères
AU428978B2 (en) * 1971-08-23 1972-10-06 S. F. R. I. R. (Societe Francaise D'incineration D Residue A process for transforming household garba and like waste by fermentation
JPS5585490A (en) * 1978-12-23 1980-06-27 Kenji Ishihara Compost producing aid compost manufacture using it
FR2546161A1 (fr) * 1983-05-18 1984-11-23 Parpeix Alain Engrais organiques et dispositif de fabrication
DE3637393A1 (de) * 1986-02-19 1987-08-20 Hermann Hofmann Verfahren und vorrichtung zur abfallkompostierung
DE3631170A1 (de) * 1986-07-25 1988-01-28 Mannesmann Ag Verfahren und vorrichtung zur fermentierung von rueckstaenden mit hohem anteil an organischen bestandteilen
ES2133435T3 (es) * 1990-05-09 1999-09-16 Herhof Umwelttechnik Gmbh Procedimiento para el compostaje de residuos.
AT395709B (de) * 1990-11-16 1993-02-25 Voest Alpine Montage Verfahren zum kontrollierten und gesteuerten aeroben biologischen abbau von aminoverbindungen enthaltenden organischen abfaellen
JPH05185062A (ja) * 1992-01-13 1993-07-27 Plando Kenkyusho:Kk 廃棄物による固形物の製造方法
NL9300611A (nl) * 1993-04-07 1994-11-01 Gemac B V Werkwijze voor het bestrijden van hinder van organisch afval.
WO1996028400A1 (fr) * 1995-03-13 1996-09-19 Finney Jerry W Procedes de reduction de la biomasse et de biorestauration et produits
DE19804949A1 (de) * 1998-02-07 1999-08-12 Lurgi Entsorgungstechnik Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Trocknung von organischen Abfällen
AT408985B (de) * 1998-04-07 2002-04-25 Mut Maschinen Umwelttechnik Rotteanlage

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
None

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008084210A2 (fr) * 2007-01-09 2008-07-17 Institute Of Food Research Procédé et trousse
WO2008084210A3 (fr) * 2007-01-09 2008-11-20 Inst Of Food Res Procédé et trousse
US8361171B2 (en) 2007-01-09 2013-01-29 Institute Of Food Research Method and kit
WO2009101652A2 (fr) * 2008-02-14 2009-08-20 Andrea Chidichimo Procédé physico-chimique de production d'engrais à partir de déchets organiques et installations de production
WO2009101652A3 (fr) * 2008-02-14 2010-01-14 Andrea Chidichimo Procédé physico-chimique de production d'engrais à partir de déchets organiques et installations de production

Also Published As

Publication number Publication date
EP1401789A2 (fr) 2004-03-31
AU2002328381A1 (en) 2003-01-21
WO2003004442A3 (fr) 2003-11-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101295477B1 (ko) 유기성 폐기물 퇴비화 장치 및 방법
KR101785611B1 (ko) 유기성폐기물 자원화 처리시설
FR2480270A1 (fr) Procede de traitement d'eaux usees et d'eaux residuaires
JPS5940518B2 (ja) セルロ−ス含有廃棄物の嫌気性消化方法
JP5752690B2 (ja) 生分解性都市廃棄物を含む生分解性廃棄物の生物学的処理法
CH636330A5 (fr) Procede de traitement de fumiers.
JP4527610B2 (ja) 生ゴミ等の肥料化方法及び肥料化装置
KR101156250B1 (ko) 유기성 폐기물 퇴비화 장치 및 방법
WO2015135994A1 (fr) Procédé de traitement mécanique et biologique pour transformer ou modifier ou décomposer les matières d'origines organiques et appareil pour la mise en œuvre d'un tel procédé
JP4907123B2 (ja) 有機性廃棄物の処理方法及び処理システム
JP2006231334A (ja) 有機廃棄物処理方法及び有機性廃棄物処理装置
WO2008053086A2 (fr) Procede de traitement des ordures menageres
JP4670098B2 (ja) 高含水有機廃棄物の処理方法
WO2003004442A2 (fr) Procéde de traitement de déchets, appareils et compositions pour la mise en oeuvre du procédé
KR20030085130A (ko) 물질 순환계를 이용한 유기물 처리방법 및 유기물 처리시스템
JP2004196570A (ja) 液肥の製造方法と製造タンク
CN113912424A (zh) 一种具有生物除臭功能的餐厨厨余垃圾处理方法
EP3189876B1 (fr) Procede de traitement de decontamination de matieres organiques contenant des molecules actives
FR2837814A1 (fr) Procede de traitement de boues de stations d'epuration
KR100763838B1 (ko) 유기성 폐기물을 이용한 복토재의 제조방법
WO2003043957A2 (fr) Procede d'obtention acceleree d'un compost, et compost obtenu par un tel procede
FR2632808A1 (fr) Procede de traitement depolluant des lisiers
JP5523168B2 (ja) 固形バイオマスの処理方法
JP3926550B2 (ja) 柑橘類廃棄物又は該柑橘類廃棄物と茶殼廃棄物の好気性醗酵処理方法
CA2287089A1 (fr) Procede pour la transformation et la deshydratation de residus organiques, ses produits et ses equipements

Legal Events

Date Code Title Description
AK Designated states

Kind code of ref document: A2

Designated state(s): AE AG AL AM AT AU AZ BA BB BG BR BY BZ CA CH CN CO CR CU CZ DE DK DM DZ EC EE ES FI GB GD GE GH GM HR HU ID IL IN IS JP KE KG KP KR KZ LC LK LR LS LT LU LV MA MD MG MK MN MW MX MZ NO NZ OM PH PL PT RO RU SD SE SG SI SK SL TJ TM TN TR TT TZ UA UG US UZ VN YU ZA ZM ZW

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A2

Designated state(s): GH GM KE LS MW MZ SD SL SZ TZ UG ZM ZW AM AZ BY KG KZ MD RU TJ TM AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR IE IT LU MC NL PT SE SK TR BF BJ CF CG CI CM GA GN GQ GW ML MR NE SN TD TG

Kind code of ref document: A2

Designated state(s): GH GM KE LS MW MZ SD SL SZ TZ UG ZM ZW AM AZ BY KG KZ MD RU TJ TM AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR IE IT LU MC NL PT SE SK TR BF BJ CF CG CI CM GA GN GQ GW ML MR NE SN TD TG US

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
DFPE Request for preliminary examination filed prior to expiration of 19th month from priority date (pct application filed before 20040101)
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2002762532

Country of ref document: EP

WWP Wipo information: published in national office

Ref document number: 2002762532

Country of ref document: EP

REG Reference to national code

Ref country code: DE

Ref legal event code: 8642

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: JP

WWW Wipo information: withdrawn in national office

Country of ref document: JP