PROCEDE DE TRAITEMENT DES ORDURES MENAGERES
La présente demande concerne un procédé de traitement chimique des déchets organiques non toxiques de tous types, mélangés ou non avec des déchets minéraux non toxiques, et tout particulièrement de déchets provenant des déchets ménagers et assimilés, de l'industrie agroalimentaire, de l'agriculture ainsi que les boues résiduaires.
Les déchets organiques précitées contiennent essentiellement : de l'eau, des matières cellulosiques et dérivés (oses et polyoses), de la lignine, des. matières protidiques et des matières grasses, le tout contenant un taux élevé de microorganismes.
L'action de la chaux vive sur les substances organiques humides précitées est connue depuis longtemps. Toutefois, cette action, lors d'un simple mélange avec CaO, se borne dans un premier temps à échauffer le mélange au fur et à mesure de l'hydratation de CaO, sans pour autant que le pH soit homogène car les composés hydratés (Ca(OH)2) sont très peu solubles et demeurent retenus sur les sites de leur formation sans diffuser au-delà dans le mélange.
Dès lors, il faut brasser longuement le mélange avec les substances organiques pour espérer (sans certitude) que la totalité de ces substances a bien été en contact avec CaO.
Lors du traitement des déchets, il est important de créer une augmentation de température avec un minimum de composants chimiques pour des raisons économiques.
Les produits finaux doivent de préférence être valorisâmes et il est donc désirable d'obtenir une gamme de produits fertilisants de compositions variées, et qui, de plus, correspondent aux normes nationales et internationales.
Pour être utilisables comme amendement organique avec ou sans engrais, fertilisant engrais ou compost enrichi, il est désirable d'enrichir le produit final en éléments minéraux tels que le potassium, le sodium, le phosphore et/ou l'azote pour en faire un fertilisant engrais plus "complet".
Il est donc désirable de mettre à disposition un procédé de traitement des déchets amélioré, permettant une bonne conductibilité thermique dans la réaction,
une déshydratation importante, un taux faible de produits inertes dans le produit final, un affinage mécanique classique.
La présente invention se propose donc de mettre à disposition un procédé de traitement des déchets obéissant à ces exigences et permettant d'éviter les inconvénients cités ci-dessus.
Selon la présente invention, ledit procédé est réalisé à l'aide de la combinaison de deux compositions chimiques (appelées ci-après composition n°1 et composition n°2) formulées selon l'invention. Lesdites combinaisons sont capables de réagir par simple mélange avec les substances organiques contenues dans les déchets afin de les transformer en un substrat desséché, stérilisé et inodore apte à une valorisation commerciale, permettant ainsi d'éviter la mise en décharge de ces déchets.
La combinaison des compositions chimiques formulées selon l'invention réagit chimiquement sur ces substances tout en produisant une élévation de température de l'ordre d'une centaine de degrés.
Selon la présente invention, la composition n° 1 comprend :
- de la chaux vive (CaO) et - un ou plusieurs composé(s) minéraux ou organominéraux oxydants, exothermique(s) au contact de l'eau, de préférence non polluants.
La chaux est préférentiellement présente sous forme pulvérulente. Elle représente généralement environ 70 à 95% en poids de la composition n°1.
Le(s)dit(s) composé(s) minéraux ou organominéraux oxydants sont choisis parmi les oxydes et/ou peroxydes de sodium et/ou de potassium, l'anhydride phosphorique et leurs mélanges.
De préférence, le(s)dit(s) composé(s) minéraux ou organominéraux oxydants contiennent du sodium, potassium, et/ou phosphore. Généralement, ils sont présents à hauteur de 5 à 50 % (en poids) dans la composition n°1. Lorsqu'ils sont présents, les oxydes et/ou peroxydes de sodium et/ou de potassium sont généralement présents à hauteur de 10 à 30% (en poids) de la composition n°1.
Les oxydes et peroxydes de sodium et/ou de potassium sont généralement présents sous forme pulvérulente.
On préfère généralement opérer en présence d'anhydride phosphorique, permettant de neutraliser la basicité du mélange réactionnel liée à l'utilisation de la chaux.
L'utilisation d'anhydride phosphorique permet également l'utilisation d'une quantité moindre de composition n°1 comme réactif.
L'anhydride phosphorique représente généralement de 5 à 15% (en poids) de la composition n°1.
Selon la présente invention, la composition n° 2 comprend :
- un ou plusieurs composé(s) source d'urée et
- une ou plusieurs source(s) d'eau.
Préférentiellement, ladite composition n°2 comprend de l'urée solide, par exemple en poudre. La source d'eau peut être constituée d'eau, et/ou de tout autre résidu liquide tels que des boues liquides et des purins, ou leurs mélanges.
La quantité d'urée à apporter dépend de la quantité d'azote souhaitée dans le produit final obtenu. Ainsi, on recherche en général environ 3 à 10%, préférentiellement 4 à 5% d'azote dans le produit final. Pour cela, la quantité d'urée apportée représente généralement 0,1 % à 1% (en poids) des déchets à traiter.
La quantité d'eau dans la composition n°2 dépend généralement de l'humidité des déchets. De façon avantageuse, la composition n°2 apporte la quantité d'eau permettant à la composition n°1 de réagir avec le maximum d'efficacité, accessoirement lorsque les déchets ne sont pas suffisamment humides.
La combinaison de la composition n°1 et de la composition n°2 selon l'invention améliore avantageusement la solubilité et la dispersabilité de CaO. En effet, les oxydes et peroxydes de Na et K permettent la formation de soude et de potasse caustique, très solubles. Par ailleurs, ils apportent également de l'oxygène, qui, ajouté à celui provenant de la composition n°2, permet un
dégagement supplémentaire de chaleur de sorte que la température du mélange réactionnelle est généralement comprise entre 80 et 1200C.
Ledit traitement convient particulièrement au traitement à l'échelle industrielle, en batch ou en continu. Le traitement en batch est plus particulièrement avantageux.
Ledit procédé selon l'invention comprend les étapes suivantes :
1. le mélange des déchets avec la combinaison selon l'invention ;
2. la maturation du mélange réactionnel obtenu ; et Généralement, on ajoute généralement 5 à 15% en poids de la composition n°1 rapporté à la masse des déchets à traiter.
Généralement, on ajoute généralement 0,5 à 10% en poids de la composition n°2 rapporté à la masse des déchets à traiter.
La quantité d'urée apportée par la composition n°2 représente généralement 0,001% à 1% (en poids), de préférence 0,1 à 1%, des déchets à traiter.
Préférentiellement, ledit procédé selon l'invention est réalisé sous aspiration d'air de façon à ce que les gaz ou vapeurs formés soient évacués jusqu'à un appareil classique d'épuration d'air. Ledit procédé peut également être réalisé de façon avantageuse à l'aide d'un module de supervision tel qu'un programme électrique gérant automatiquement la mise en œuvre du procédé. De tels modules sont connus en soi et à la portée de l'homme du métier.
Les déchets à traiter sont généralement constitués de déchets ménagers et assimilés, de boues, de déchets carbonés, de déchets agroalimentaires, de déchets agricoles, ou de tout autre type de déchets organiques.
Préalablement à l'étape 1), les déchets tout venants peuvent éventuellement être homogénéisés, par exemple en continu, selon des moyens classiques connus en soi. Cette opération peut se faire notamment dans un caisson de stockage et de préparation, par exemple par un brassage doux afin de déstructurer les mottes éventuelles, en évitant tout broyage pour empêcher l'écrasement ou la rupture en petits fragments des éléments minéraux
généralement présents, ce qui les rendrait plus difficilement séparables par la suite.
Selon un aspect particulier, le procédé selon l'invention, préalablement à l'étape 1), peut également comprendre l'ajout d'eau. La proportion d'eau ajoutée dépend de la nature et l'humidité des déchets à traiter, de façon à assurer un bon contrôle de la réaction et une température uniforme quel que soit le lot traité. La proportion d'eau ajoutée est généralement comprise entre 0.1 % et 5% en poids, rapportée à la masse des déchets à traiter.
Préférentiellement, l'étape 1) est réalisée dans un mélangeur fermé muni d'un dispositif classique de brassage des déchets. Les déchets, éventuellement déstructurés, sont généralement assemblés par lots, puis pesés selon des moyens classiques avant ajout des réactifs afin de garantir une totale invariance.
Selon un mode de réalisation avantageux, l'étape 1) peut être réalisée au moyen du mélangeur décrit dans la demande de brevet FR 2 889 465. Brièvement, ledit mélangeur comprend :
- une enceinte confinée apte à recevoir lesdits trois composants, comportant au moins une entrée et au moins une sortie,
- des moyens pour mettre ladite enceinte en mouvement, et
- des moyens pour récupérer les émanations gazeuses résultant du brassage de ces trois composants à l'intérieur de ladite enceinte.
Suivant d'autres caractéristiques optionnelles dudit mélangeur : - lesdits moyens de mise en mouvement comprennent des moyens pour faire tourner ledit tambour autour de son axe,
- ledit tambour comprend une entrée disposée au voisinage de son axe de rotation, lesdits moyens de récupération d'émanations gazeuses comprennent un conduit d'aspiration pénétrant dans ledit tambour par ladite entrée,
- ce dispositif comprend une vis de chargement pénétrant dans ledit tambour par ladite entrée,
- ledit tambour comprend une pluralité de sorties réparties régulièrement autour de son axe de rotation,
- ledit dispositif comprend une goulotte de sortie disposée au pied dudit tambour, apte à communiquer avec celle desdites sorties qui se trouve au pied dudit tambour,
- ledit dispositif comprend, pour chacune desdites sorties, des portes commandées,
- le système de commande desdites portes est du type à joint tournant,
- ledit tambour comprend une pluralité de pales de mélange réparties régulièrement sur la face intérieure de sa paroi cylindrique,
- l'axe de rotation dudit tambour est légèrement incliné par rapport à l'horizontale de manière à faciliter la sortie desdits composants,
- le diamètre dudit tambour est supérieur à sa longueur axiale,
- ladite enceinte est montée sur des moyens de pesage.
On préfère généralement verser séparément les compositions sur les déchets du lot au fur et à mesure du brassage.
La quantité de chaque ingrédient de la combinaison selon l'invention dépend de la masse et de la nature des déchets à traiter. Dans ces conditions, le brassage permet en raison de la présence de la chaux vive une alcalinisation très rapide des déchets avec saponification des corps gras et dénaturation des protides et donc des microorganismes et champignons présents. Ceci permet la stérilisation des déchets, complétée par l'action de l'oxygène dégagé. Cette stérilisation est également favorisée par l'augmentation de température dépassant le plus souvent 100°C.
L'étape 1) est généralement réalisée pendant une durée suffisante de façon à obtenir un mélange homogène des déchets et des compositions de la combinaison et/ou une température stable, généralement comprise entre 80° et 120° C selon la nature des déchets. Généralement, la durée de mélange est comprise entre 10 et 50 minutes.
L'étape 1 peut également comprendre l'étape d'ajustement du pH du produit final, si besoin est. Cela peut être le cas par exemple lorsque la composition n°1 utilisée comprend de la chaux et un ou plusieurs peroxyde et qu'un produit final neutre est désiré, notamment dans le cas d'utilisation comme fertilisant. Cet ajustement peut être fait par tout moyen connu en soi, par exemple par adjonction d'acide, tel qu'un acide organique ou minéral. Avantageusement, cela peut également être réalisé par l'anhydride phosphorique.
A l'issue de l'étape 1), le mélange réactionnel est envoyé à l'entrée d'un bioréacteur où il subit une maturation par le seul effet de l'action des réactifs qui continuent à réagir avec les substances organiques des déchets en maintenant une température élevée, généralement comprise entre 80 et 1200C jusqu'à leur dénaturation totale accompagnée d'une déshydratation poussée.
Pendant cette maturation, les déchets progressent lentement sans brassage vers l'autre extrémité du bioréacteur et sont remplacés à mesure de leur progression vers la sortie par les déchets provenant d'un lot nouveau, ce qui assure la continuité du processus. La progression des déchets dans le bioréacteur est assurée de manière classique, connue en soi, par exemple par un système de "fond mouvant". Un tel bioréacteur est par exemple décrit dans la demande WO 01/85645. De façon avantageuse, ledit bioréacteur peut permettre l'évacuation des gaz.
Le procédé peut être mis en œuvre quelque soit la composition des déchets à traiter, préalablement triés dans le cadre du tri sélectif ou non.
A l'issue du procédé, la partie organique dénaturée est totalement desséchée et les déchets se présentent alors comme un mélange sec, stérilisé et sans odeur, de matières organiques granulo-pulvérulentes mélangées aux matières inorganiques, telles que les matières minérales et matières plastiques inattaquables par les réactifs.
Ces diverses matières, généralement inertes et/ou sèches, deviennent dès lors facilement séparables et valorisâmes par des techniques connues.
Les déchets organiques, une fois séparés, se présentent alors à sous la forme de granulés sableux faciles à conditionner et constituant un excellent fertilisant, amendement agricole avec ou sans engrais, amendement organique, calcique ou organo-calcique, ou compost enrichi.
De façon avantageuse, le procédé selon l'invention permet d'enrichir le produit final en phosphate, sodium, potassium et azote, ce qui en fait un engrais fertilisant plus complet. Par ailleurs, l'utilisation d'anhydride phosphorique est particulièrement avantageuse en ce que l'anhydride neutralise l'alcalinité engendrée par la chaux. Ainsi, le pH du produit final peut être régulé, neutre ou proche de la neutralité, avantageusement compris entre 7 et 8. Ainsi, le produit final est d'utilisation facile,
au large spectre d'activités. Il peut notamment être utilisé en tant que fertilisant, compost enrichi ou engrais.
Si toutefois le produit final présente un pH basique, par exemple lorsque l'anhydride phosphorique n'est pas mis en œuvre, l'utilisation du produit final peut 5 être particulièrement avantageuse à titre d'amendement calcique, pour améliorer les sols acides.
Selon un autre objet, la présente invention concerne également le produit susceptible d'être obtenu par le procédé selon l'invention. 10
L'utilisation dudit produit en tant que fertilisant, amendement avec ou sans engrais, organique, organo-calcique ou calcique, et/ou compost enrichi représente un objet de la présente invention.
1.5 Selon un autre objet, la présente invention concerne également les combinaisons selon l'invention. Généralement, lesdites combinaisons comprennent de 70 à 98% en poids de la composition n°1 et 2 à 30% en poids de la composition n°2. Lesdites compositions n°1 et 2 sont telles que définies ci- avant. 0 La combinaison est généralement présentée sous forme de kit, les compositions étant conditionnées séparément.
La présente invention concerne également le procédé de préparation d'une telle combinaison comprenant :
- la préparation de la composition n°1 par ajout de ses constituants, et 5 - la préparation de la composition n°2 par ajout de ses constituants.
Les exemples suivants sont donnés à titre illustratifs et non limitatifs de la présente invention.
30 Exemple 1
Dans un mélangeur tel que celui décrit dans la demande FR 05 08 416, on ajoute, en pesant, dans une cuve de 5000 litres, 1750 kg de déchets ménagers ou assimilés, 175 kg de composition n°1 contenant 155 kg de chaux et 20 kg d'un
mélange de peroxyde de sodium ou de potassium. Puis on ajoute 50 kg de la composition n°2, préalablement dosée d'urée en poudre, et de liquide. La température augmente à environ 70/900C. Quand la température est stabilisée, le mélange réactionnel est envoyé dans un bioréacteur comme celui de la demande WO 01/85645, où il reste en maturation pendant 1 h30 environ. A la sortie du bioréacteur, le pH du mélange est généralement compris entre 11 et 13. On obtient environ 785 kg de produits organiques et 785 kg de produits non organiques stabilisés et hygiénisés.
Le produit organique peut être utilisé tel quel à titre de fertilisant amendement organo-calcique. Les autres produits non organiques peuvent suivre une filière connue de valorisation par recyclage.
Exemple 2
Dans un mélangeur tel que celui décrit dans la demande FR 05 08 416, on ajoute, en pesant, dans une cuve de 5000 litres, 1750 kg de déchets ménagers ou assimilés, 140 kg de composition n°1 contenant 125 kg de chaux et 15 kg d'anhydride phosphorique. Puis on ajoute 10 kg de la composition n°2 préparée par ajout de 50 kg d'urée en poudre, et de environ 4000 litres de liquide dans une cuve de 5000 litres. La température augmente à environ 80/100°C. Quand la température est stabilisée, le mélange réactionnel est envoyé dans un bioréacteur comme celui de la demande WO 01/85645, où il reste en maturation pendant 1 h30. A la sortie du bioréacteur, le mélange présente un pH proche de 7.
On obtient 785 kg de produits organiques et 785 kg de produits non organiques stabilisés et hygiénisés. Le produit final organique peut être utilisé tel quel à titre de fertilisant amendement avec engrais ou comme compost enrichi. Les autres produits non organiques peuvent suivre une filière connue de valorisation par recyclage.