<Desc/Clms Page number 1>
PROCEDE ET ENVELOPPE POUR LE TRAITEMENT DE DECHETS
ORGANIQUES
La présente invention est relative à un procédé de traitement de déchets organiques, en particulier de déchets organiques liquides.
Jusqu'à présent, les déchets liquides d'animaux étaient traités par épandage de ceux-ci sur des champs. Un tel épandage est une des causes les plus importantes de pollution de nappes phréatiques, des eaux de rivières,... à cause de la haute teneur de ces déchets en N, P, K, S,...
Le demandeur a remarqué que les déchets liquides d'animaux ou d'autres déchets liquides tels des boues de traitement d'eaux consistent en une phase liquide dans laquelle des matières solides sont dispersées et que la phase liquide contient de l'eau et des composés contenant du N, P, K, S qui sont plus facilement dégradés que les matières solides.
Le demandeur a remarqué que, pour des déchets d'animaux tels que des lisiers (déchets liquides de porcs), il était possible d'accroître la vitesse de traitement des déchets lorsqu'on traite séparément la phase liquide et la phase solide, principalement lorsque cette dernière est placée dans une enveloppe, dont les parois forment une barrière pendant au moins 3 mois après le remplissage de ladite enveloppe.
L'invention est donc relative entre autres à un procédé dans lequel les déchets sont placés dans une enveloppe ayant des parois poreuses pour séparer au
<Desc/Clms Page number 2>
moins partiellement la phase liquide des déchets solides et dans lequel la phase liquide est collectée de manière à la traiter séparément des déchets solides.
Le demandeur a remarqué qu'en utilisant une telle enveloppe, il était possible de séparer du lisier de cochons en une phase liquide contenant environ 50% de la quantité totale de N, P, K, S et en une autre phase contenant des matières solides ou particules avec la quantité de N, P, K, S restante.
La phase liquide peut alors être traitée séparément de la phase contenant les matières solides.
Par exemple, ladite phase liquide qui contient des composés qui sont facilement dégradés peut être épandue sur des champs en tant que fertilisant, puisque grâce à la grande vitesse de dégradation de ces composés et/ou à la grande vitesse d'absorption de ces composés par des plantes, les risques de pollution de nappes phréatiques ou de rivière sont minimisés.
La phase contenant les matières solides pour lesquelles des temps de dégradation plus longs sont requis peut être stockée dans ladite enveloppe sur un site de compostage ou peut être placée dans un conteneur en carton et jetée dans un trou avec d'autres déchets tels que des déchets municipaux.
Le demandeur a remarqué qu'en plaçant la phase contenant des matières solides dans une enveloppe réalisée en une matière biodégradable dont la paroi a des pores qui sont fermés par des matières solides lors du passage à travers ceux-ci d'une phase liquide, il était possible d'accroître la vitesse de
<Desc/Clms Page number 3>
dégradation de la matière solide. Cet accroissement semble être dû à la formation d'une barrière entre le milieu interne (matière solide) de l'enveloppe et le milieu externe de celle-ci, ladite barrière empêchant, par exemple lorsqu'il pleut, d'une part, la perte de microorganismes utiles à la dégradation et, d'autre part, un mélange de la matière solide avec une grande quantité d'eau de pluie.
Lorsqu'il pleut, l'eau de pluie glisse sur la surface de l'enveloppe.
La paroi de cette enveloppe dont les pores de grandes dimensions ont été bouchés par des particules de matière solides forme également une barrière thermique de sorte que la température de la matière contenue dans l'enveloppe peut croître plus rapidement grâce à la chaleur dégagée par les réactions de dégradation ou de fermentation.
L'enveloppe doit être réalisée en une matière dégradable de sorte que le contenu de l'enveloppe peut être soumis à une acidification sans transfert de microorganismes vers l'extérieur de l'enveloppe, à une méthanisation sans transfert de microorganismes ou sous addition d'eau et finallement à une méthanisation en présence d'eau, telle que de l'eau de pluie, de l'eau souterraine.
Ladite enveloppe est de préférence réalisée en cellulose ou dérivés de cellulose et la paroi de laquelle a une structure en non tissé.
<Desc/Clms Page number 4>
Lorsque ladite enveloppe a la forme d'un sac et lorsque ladite enveloppe est destinée à être jetée dans un trou ou décharge avant d'être recouverte d'une couche de terre, ladite enveloppe est avantageusement placée dans un conteneur en carton avant d'être déchargée.
L'invention a aussi pour objet un procédé de traitement de déchets organiques tels que phases solides de déchets d'animaux ou déchets municipaux.
Dans les procédés connus, les déchets organiques solides sont collectés et déversés dans un trou avant d'être recouverts d'une couche de terre. Les déchets municipaux sont généralement collectés au moyen de sacs qui sont déversés dans le trou.
Après déversage, un bulldozer est utilisé pour niveller les ordures dans le trou et pour les comprimer. Lors de cette opération, les sacs sont déchirés.
Lorsque des camions spéciaux sont utilisés pour le ramassage des ordures et pour leur transport vers la décharge ou trou, les sacs sont déjà comprimés ou rendus compacts et sont dès lors déjà après cette opération déchirés.
Les ordures ou déchets placés dans le trou ou décharge sont alors recouverts d'une couche de terre.
Dans ce procédé connu, après avoir recouvert les déchets d'une couche de terre, les déchets déversés en premier lieu dans le trou (c'est-à-dire la couche inférieure des déchets) ont déjà été soumis à l'action
<Desc/Clms Page number 5>
de microorganismes pour l'acidogénèse ou l'acidification de sorte que la méthanisation de ces déchets par des microorganismes peut commencer, tandis que les déchets déversés en dernier lieu (c'est-à-dire la couche supérieure des déchets) commencent seulement à être soumis à une acidogénèse ou acidification.
Lorsqu'il pleut, l'eau de pluie traverse les déchets de sorte que cette eau est enrichie en composés acides, nitrate, et déplace les microorganismes dans les déchets.
Dès lors, des microorganismes pour l'acidogénèse ou acidification ainsi que des composés acides présents dans la couche supérieure des déchets sont déplacés vers une couche inférieure de déchets. Le demandeur a remarqué qu'un tel déplacement était défavorable pour les réactions de méthanisation de la couche inférieure.
De même, le demandeur a remarqué que des produits gazeux provenant des réactions de méthanisation dans la couche inférieure tels qu'entre autres CH., HL, H2S inhibent les réactions d'acidogénèse ou d'acidification lorsqu'ils traversent la couche supérieure.
Ce transfert de composés acides, microorganismes, produits gazeux est dès lors néfaste pour le rendement du traitement des déchets placés dans le trou. De très longs temps, 5 ans voire plus, sont dès lors requis pour obtenir un traitement sensiblement total de tous les déchets.
<Desc/Clms Page number 6>
Le demandeur a trouvé que lorsque les déchets étaient placés dans un conteneur en carton, ce dernier favorisant la croissance de microorganismes utiles à l'acidogénèse et/ou la méthanisation, il était possible d'éviter les désavantages du procédé connu, c'est-à-dire d'éviter le passage de produits gazeux à travers des déchets en phase d'acidification ou d'acidogénèse, d'éviter le passage de composés acides dans les déchets dans une phase de début de méthanisation.
Le demandeur a également remarqué que l'utilisation de conteneur en carton réduisait les pertes possibles en microorganismes lorsqu'il faut puisqu'uniquement lorsque le carton est dégradé, une telle perte est possible.
Le demandeur a trouvé que les conteneurs doivent avoir des propriétés mécaniques suffisantes pendant une période d'au moins environ trois mois à compter du déversage du conteneur dans le trou, de manière à réduire pendant cette période un passage possible d'eau, de composés acides, de produits gazeux dans le conteneur, ainsi qu'à réduire la perte en microorganismes.
Avantageusement, les conteneurs sont déchargés dans le trou en couches séparées entre elles par une couche de sable.
Selon une forme de réalisation du procédé suivant l'invention, le conteneur en carton ou un sac destiné à être placé dans un conteneur en carton présente des pores-ayant une dimension inférieure à 100 microns, de préférence comprise entre 20 et 50 microns, de manière à permettre, lors de la collecte dans le
<Desc/Clms Page number 7>
conteneur ou sac de liquides chargés de particules organiques, auxdits liquides de passer à travers les pores du conteneur ou sac pour concentrer les déchets organiques dans le conteneur ou sac.
Des fines particules de déchet organique se placent dans les pores lors du passage à travers ceux-ci de liquides, de sorte que lorsque le conteneur ou conteneur contenant le sac est déchargé dans le trou, sa paroi forme une barrière réduisant pendant une période d'au moins 3 mois à compter du déversage une introduction possible d'eau dans le conteneur.
Des conteneurs qui conviennent pour la mise en oeuvre du procédé suivant l'invention sont des conteneurs ayant au moins une ouverture pour le remplissage et l'évacuation de produits gazeux. Lesdits conteneurs sont réalisés en carton et ont une paroi dont l'épaisseur est telle qu'ils conservent des propriétés mécaniques suffisantes pendant une période d'au moins trois mois à compter du déversage du conteneur dans le trou, de manière à créer pendant cette période une barrière entre les déchets organiques contenus dans le conteneur et le milieu existant à l'extérieur du conteneur.
Avantageusement, la paroi des conteneurs est constituée d'une couche de carton et d'une couche de bitume, de matière synthétique biodégradable ou d'un film biodégradable ayant une porosité inférieure à 100 microns. Ladite paroi peut, par exemple, être réalisée en carton ou être un carton muni, sur au moins une de ses faces, d'un fin film biodégradable, tel qu'en polypropylène.
<Desc/Clms Page number 8>
Le carton est de préférence un carton à plusieurs couches dont une couche intermédiaire est ondulée.
Pour obtenir un carton ayant une résistance suffisante, le carton peut être renforcé ou peut avoir une épaisseur supérieure à 0,4 cm, de préférence comprise entre 0,5 et 1 cm. Dans une forme de réalisation du conteneur, le carton contient des souches de microorganismes pour l'acidogénèse ou la méthanisation pour favoriser le développement de microorganismes dans les déchets.
D'autres détails et caractéristiques de l'invention ressortiront de la description suivante dans laquelle il est fait référence aux dessins ci-annexés.
Dans ces dessins : - la figure 1 est une vue schématique d'un procédé suivant l'invention ; les figures 2 à 5 sont des vues schématiques montrant différentes étapes d'un autre procédé suivant l'invention ; - la figure 6 est une vue partielle, à plus grande échelle de l'étape représentée à la figure 5 ; - la figure 7 est une vue en coupe en perspective d'un conteneur qui peut être utilisé dans un procédé suivant l'invention, et
<Desc/Clms Page number 9>
la figure 8 est une vue avant du conteneur montré à la figure 7 en position couchée.
Dans la figure 1, un procédé suivant l'invention est montré schématiquement. Dans ce procédé, des déchets organiques liquides, tels que des lisiers de cochon, des déchets liquides de poules ou des boues de traitement d'eau, sont stockés dans un réservoir 40 et sont conduits par un tuyau 41 et une pompe 42 dans des sacs 43. Les déchets organiques liquides consistent en une phase liquide dans laquelle des matières solides ou particules sont dispersées.
Lesdits sacs 43 sont placés dans un support de sac 44 destiné à maintenir en forme le sac lors de son remplissage avec des déchets organiques liquides.
Lesdits supports de sac 44 sont placés. sur un convoyeur 45 à bande, cette dernière étant constituée d'un tamis. Le convoyeur 45 est situé au-dessus d'un collecteur 46 destiné à collecter des liquides provenant des sacs.
Le sac 43 est réalisé en cellulose et a une structure non tissée présentant des pores ayant une dimension inférieure à 100 microns. Lesdits pores permettent l'évacuation au moins partielle du sac de la phase liquide des déchets. Lors du passage de la phase liquide à travers les pores, des matières solides ou particules entrent dans les pores de manière à les fermer et à former une barrière entre les déchets restant dans le sac ou enveloppe et le milieu extérieur pendant une période d'au moins trois mois à compter du remplissage du sac ou enveloppe.
<Desc/Clms Page number 10>
La phase liquide passant à travers les pores coule à travers la bande-tamis du convoyeur dans le collecteur 46. La phase liquide récoltée dans le collecteur 46 contient des composés qui sont plus facilement dégradés et absorbés par des plantes,..., que les composés de la phase restant dans le sac.
Ladite phase liquide peut alors être épandue sur des champs ou traitée dans des stations d'épuration, tandis que les matières ou particules solides restantes contenues dans le sac peuvent être traitées sur un site de compostage ou peuvent être traitées simultanément avec d'autres déchets organiques tels que des déchets municipaux.
Dans une forme de réalisation de sac ou conteneur poreux utilisé pour traiter des déchets liquides, en particulier des déchets liquides d'animaux tels que des lisiers de cochons, la paroi du sac ou conteneur est muni d'un moyen pour capter au moins partiellement l'ammoniac présent dans les déchets. Un tel moyen peut par exemple être un sel, du charbon actif ou une résine telle qu'une résine d'acide fort par exemple des copolymères sulfonés de styrène et de divinylbenzène (résine échangeuse d'ions).
De cette manière le sac ou conteneur garde au moins partiellement l'ammoniac présent dans la phase liquide, de sorte que la phase liquide sortant du sac ou conteneur contient moins de 50% de l'azote présent dans les déchets. La phase liquide sortant du sac ou conteneur peut alors sans aucun risque être épandue sur des champs.
<Desc/Clms Page number 11>
Le contenu du sac ou conteneur poreux peut, alors après broyage, être mélangé a un métal alcalin ou alcalinot-erreux tel qu'un oxyde, hydroxyde, carbonate de calcium et/ou de magnésium et placé dans un conteneur tel qu'un conteneur en carton de manière à obtenir un engrais NPK de composition déterminée.
Grâce à un tel sac ou conteneur le procédé peut être considéré comme étant un système écologique intégré permettant, d'une part la séparation d'une phase liquide de la phase solide et, d'autre part, d'obtenir un engrais NPK à haute valeur ajoutée sur'le site même où les déchets d'animaux sont produits.
Avantageusement, les déchets organiques liquides sont traités dans une enveloppe ayant la forme d'un conteneur en carton dont la paroi a des pores de dimension inférieure à 100 microns. La phase liquide des déchets organiques peut alors passer à travers ladite paroi de manière à concentrer la matière solide dans le conteneur. Lors du passage de la phase liquide à travers les pores, de la matière solide bouche les pores pour former une barrière au moins pendant une période de trois mois à compter de son remplissage.
Ledit conteneur peut alors être déversé dans un trou avec d'autres déchets tels que des déchets municipaux.
Aux figures 2 à 5 est représenté un autre procédé suivant l'invention.
Dans ce procédé, des déchets organiques tels que des déchets municipaux, lisiers de cochons sont collectés dans des conteneurs en carton 1. Lesdits conteneurs 1 transportés par un camion 2 sont déversés dans un trou 3 dont le fond 4 est avantageusement muni
<Desc/Clms Page number 12>
d'un film en polyéthylène ou d'une couche d'argile 5 sur lequel sont placés des drains 6 destinés à collecter des eaux et à amener ces eaux vers une station d'épuration 7 (voir figure 2).
'Au moyen d'un bulldozer, les conteneurs 1 sont placés en couche 8 et sont recouverts d'une couche de sable 9 (voir figure 3).
Les conteneurs 1 réalisés en carton ont des parois ayant une épaisseur suffisante pour résister au passage sur eux d'un bulldozer et à la compression due à la couche de sable 9.
Des tubes verticaux 10 sont placés dans le trou 3, lesdits tubes servant de collecteur de gaz. Le gaz qui est collecté est conduit, par exemple, à un brûleur (non représenté). Lesdits tubes verticaux 10 sont reliés à des tubes horizontaux 11 placés dans la couche de sable.
Après avoir recouvert la première couche 8 de conteneurs 1 avec une première couche de sable 9, une deuxième couche 12 de conteneurs 1 est placée sur la première couche de sable 9, une seconde couche de sable 13 munie de tubes horizontaux 11 est placée sur la seconde couche 12 de conteneurs 1, une troisième couche 14 de conteneurs 1 est placée sur la seconde couche de sable 13 et enfin une troisième couche de sable 15 est placée sur la troisième couche 14 de conteneurs 1 (voir figure 4).
<Desc/Clms Page number 13>
A ce moment, les déchets organiques contenus dans les conteneurs 1 de la première couche 8 ont déjà été soumis à une acidogénèse ou acidification et la méthanisation des déchets de cette couche 8 commencent, tandis que pour les déchets contenus dans les conteneurs 1 de la troisième couche 14, l'acidogénèse ou l'acidification ne fait que commencer.
Après une période d'environ trois mois à compter du déchargement des conteneurs 1 de la première couche 8 dans le trou 3, le carton desdits conteneurs 1 de la couche 8 commencent à se dégrader de sorte que ladite première couche 8 devient une couche sensiblement homogène (voir figure 5).
Dans la figure 6, qui est une vue partielle, à plus grande échelle de la première et deuxième couches, les écoulements des eaux et des gaz ont été représentés.
Lorsqu'il pleut, l'eau W coule à travers les différentes couches 8,9, 12 et est évacuée par le drain 6. Comme représenté à la figure 6, l'eau ne peut passer à l'intérieur du conteneur 1 de la couche 12 et n'est pas capable de s'enrichir avec des composés acides produits lors de l'acidogénèse ou l'acidification des déchets contenus dans les conteneurs 1. Ces composés acides ne passent dès lors pas dans la première couche 8 qui est en phase de méthanisation.
D'autre part, des produits gazeux G1 tels que CH., H et H2S qui sont produits dans la première couche 8 sont au moins partiellement G3 collectés par les tubes 10, 11. Les produits gazeux non collectés G2 ne sont pas capables d'entrer dans le conteneur 1 grâce à
<Desc/Clms Page number 14>
la paroi en carton. De plus, dans lesdits conteneurs 1 certains produits gazeux G4 sont déjà produits, cette production formant également une barrière contre l'introduction de produits gazeux G2 à l'intérieur de conteneurs 1.
De plus, la paroi en carton des conteneurs fournit une barrière thermique, c'est-à-dire qu'entre l'eau de pluie froide W qui traverse la couche de conteneurs et les déchets organiques contenus dans le conteneur, seul un faible transfert thermique existe.
La température des déchets contenus dans les conteneurs peut dès lors être maintenue aussi haute que possible et reste sensiblement constante, favorisant de cette manière la croissance de microorganismes.
Dans le procédé montré à titre d'exemple uniquement aux figures 2 à 6, les parois des conteneurs sont réalisées en carton de manière à favoriser la croissance de microorganismes utiles à l'acidogénèse ou la méthanisation, et ont une épaisseur telle que lesdites parois conservent des propriétés mécaniques suffisantes pendant une période d'au moins trois mois à compter du déversement du conteneur dans le trou ou décharge. Lesdites parois créent pendant cette période une barrière entre les déchets organiques contenus dans le conteneur et le milieu extérieur au conteneur, de manière à'réduire un passage possible d'eau dans le conteneur et une perte possible de microorganismes hors du conteneur.
Les figures 7 et 8 montrent une forme de réalisation d'un conteneur qui peut être utilisé dans un procédé suivant l'invention.
<Desc/Clms Page number 15>
Le conteneur 1 comprend une partie cylindrique 21 fermée à ses extrémités par une première plaque 22 et une seconde plaque 23. La première plaque 22 présente une ouverture centrale 19 pour remplir le conteneur 1, ladite ouverture étant fermée par un couvercle 24 après le remplissage du conteneur 1.
Ladite plaque 22 est également munie de petites ouvertures situées entre le bord 31 de la plaque 22 et l'ouverture centrale 19, dans lesquelles des papiers filtres 25 à 30 sont placés de manière à permettre l'évacuation de produits gazeux.
Lorsque le conteneur 1 est déversé dans un trou, il est de préférence placé dans une position dans laquelle les plaques 22,23 sont verticales (voir figure 8). Un peu de liquide qui est contenu dans le conteneur peut passer à travers certains papiers filtres 25 à 29. Cependant, après quelques minutes d'écoulement, les pores des papiers filtres se bouchent de sorte que lesdits papiers filtres forment également une barrière au passage de liquides. Ledit conteneur peut être réalisé en carton. Quelques exemples de carton qui peuvent être utilisés sont donnés ci-après.
Exemple 1
Un carton à trois couches dont la couche du milieu est ondulée avait une épaisseur de 0,5 cm. Ce carton a été préparé de manière connue en soi à partir d'un mélange de cellulose.
Ensuite, une couche de bitume a été déposée sur le carton avec une brosse (épaisseur de la couche de bitume : 0,1 cm).
<Desc/Clms Page number 16>
Ladite couche de bitume était destinée à former la face interne du conteneur.
Exemple 2
Un mélange connu pour carton contenant de la cellulose, du carbonate de calcium et d'autres additifs connus a été préparé (Ref 1). A ce mélange, des souches de Clestridium et de Méthanobactérium ont été ajoutées de manière à obtenir un carton contenant environ 10.000 germes par cm3 de carton. La densité
EMI16.1
I du carton était d'environ 650 g/m2 Exemple 3
Sur un carton mono couche ayant une épaisseur de à 0,4 cm, un papier filtre y a été fixé à différents points au moyen de colle. La taille des pores du papier filtre était de 50 li Ledit papier filtre était destiné à former la face interne d'un conteneur.
Préalablement à la fixation du papier filtre des trous ont été percés dans le carton au moyen d'aiguilles.
Exemple 4
Un film de carton d'une épaisseur d'environ 0,1 cm a été enroulé sur un mandrin de manière à obtenir un corps cylindrique dont la paroi avait une épaisseur de 0,5 cm. Après avoir enlevé ledit corps cylindrique (des agrafes maintenant la forme cylindrique dudit corps) du mandrin le corps est muni à chacune de ses extrémités de plaques dont les bords sont après
<Desc/Clms Page number 17>
pliage collés sur le corps cylindrique.
Des conteneurs qui peuvent également être utilisés dans des procédés selon l'invention sont : * Une boîte en carton courante, par exemple, une boîte ayant un volume d'environ 1m3 dans laquelle un sac poreux en cellulose est introduit (pores de dimension inférieure à 100 microns) :
Une telle boite peut être utilisée comme suit pour le traitement de lisier de cochons.
Le lisier de cochon (+ liquide) est placé dans le sac de manière à permettre à concentrer dans le
EMI17.1
sac les matières solides du lisier. Environ 50% des nitrates du lisier restent dans le sac, tandis que les autres 50% sont recueillis sous forme d'un liquide coloré utile pour l'agriculture. Le sac contenant le lisier concentré est alors placé dans la boîte, cette dernière étant ensuite déchargée dans un trou.
* Un conteneur en carton dont la paroi a une épaisseur de 1 cm et présente des pores ayant une dimension comprise entre 20 et 30 .
Lorsque du lisier de cochons (liquide) est placé dans cette boîte, un liquide coloré sort par les parois. Ce liquide est collecté et utilisé en tant que fertilisant.
La concentration en matières solides du lisier de cochons permet de réduire le coût du transport des déchets vers un trou ou décharge.
<Desc/Clms Page number 18>
Des cartons présentant des pores ayant une dimension prédéterminée peuvent être fabriqués par la technique décrite dans l'exemple 3 ou par d'autres techniques connues.
Pour activer ou initier l'acidogénèse, l'acidification ou la méthanisation, de nombreuses souches peuvent être utilisées en tant qu'additifs aux déchets ou au carton, ou au film (de bitume) couvrant le carton.
Ces souches sont, par exemple, des souches de Cellulolytrys, Clestridium, Bacillus, Methanobactérium, Methanospérillium, Methanojanica, Desulfovibris Acetobacter, Pseudomonas,...
Ref 1 :"Le Carton Ondulé"édité en 1984 par U. S. F. O.
90, rue d'Anst, F-75009 PARIS