WO2015001514A1 - Procede et installation de traitement de dechets avec criblage a oscillations - Google Patents

Procede et installation de traitement de dechets avec criblage a oscillations Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to a method of treating waste, in particular household waste, containing organic materials mixed with undesirable substances, in particular metals, mineral materials, plastics, glass, the process according to which:
  • the waste is subjected to a first screening by screening
  • the fraction of the waste passing through the screening is subjected to a pre-fermentation treatment in a rotary tube with feed at one end and extraction at the other end,
  • At least a portion of the material exiting the pre-fermentation treatment tube is subjected to an anaerobic digestion treatment in a digester.
  • Household waste from non-selective collection contains different categories of materials, such as putrescible waste (food waste, glass waste), paper, cardboard, glass, plastic, ferrous or non-ferrous metals, fabrics, sanitary textiles, toxic products (electric batteries , paint cans).
  • Anaerobic digestion and composting of this household waste with a view to transforming it into biogas and recoverable compost generally involves four main stages:
  • a mechanical preparation of the waste which aims at separating the biodegradable organic matter from the other non-valorized fractions in biogas or in compost;
  • a rotary pre-fermentation tube generally essentially horizontal, constitutes a means for such a preparation;
  • composting or aerobic ripening, which generally involves a prior operation of pressing the digestate from the anaerobic digestion, in order to reach a level of dry matter content and a porosity allowing the autocomposting of the digestate, or else requires the providing a structuring agent and mixing it with the digestate to obtain a compostable substrate;
  • Screening is used to select materials according to their particle size and to separate organic matter and mineral matter.
  • a fine screen using a fine mesh optimizes the collection of organic materials that can be valued.
  • the invention therefore aims, above all, to provide a waste treatment method as presented in the preamble, including in particular screening using fine mesh while minimizing clogging problems.
  • a waste treatment method in particular of household waste, containing organic materials mixed with undesirable substances, in particular metals, inorganic materials, plastics, glass, the process according to which:
  • the waste is subjected to a first screening by screening
  • the fraction of the waste passing through the screening is subjected to a pre-fermentation treatment in a rotary tube with feed at one end and extraction at the other end,
  • At least a part of the material exiting the pre-fermentation treatment tube is subjected to an anaerobic digestion treatment in a digester
  • the waste after pre-fermentation treatment, is subjected to sorting by screening on a sieve comprising a grid situated in a plane inclined at an angle ⁇ with respect to the horizontal, the grid being subjected to vibrations in a transverse direction substantially orthogonal to the flow direction of the waste above the inclined screen.
  • the invention also relates to an installation for implementing the method, this installation comprising:
  • the grid may comprise a series of son, the average line of each wire having an orientation close to the flow direction of the waste above the sieve, the Since the wires are situated on the same plane, the distance between a wire and its neighboring wires varies between a maximum and a minimum, the minimum distance being non-zero.
  • the wires may have a substantially sinusoidal shape.
  • the grid comprises at least one transverse bar disposed perpendicularly to the average wire length and secured to the wires so as to maintain a constant spacing between the wires.
  • the vibrations can be transmitted to the screen via the cross bar.
  • An electromagnetic hammer can strike one end of the crossbar.
  • the mesh L of the grid is less than or equal to 5 mm.
  • the mesh L of the grid may also be less than or equal to 2 mm.
  • the angle may be between 30 ° and 60 °.
  • Preferably the angle ⁇ is 42 °.
  • Brushing means may be able to move back and forth on the sieve.
  • the brushing means may comprise at least one roller of axis substantially orthogonal to the flow direction of the waste.
  • the roller can be mounted on a mobile frame.
  • the brushing means may comprise an articulated arm equipped with a brush.
  • Fig. 1 is a diagram showing the operation of the method according to the invention
  • Fig. 2 is a schematic perspective view of a sieve used in the process according to the invention
  • Fig. 3 is a schematic view from above of the sieve grid of
  • Fig. 4 is a schematic view on a larger scale of a detail of
  • Fig. 5 is a schematic perspective view of a screen used in the method according to the invention, equipped with a roller brushing device,
  • FIG. 6 is a side elevational view of the screen of FIG. 5
  • FIG. 7 is a view similar to FIG. 6, a retractable support being deployed
  • Fig. 8 and FIG. 9 are similar to F ig. 7, the retractable support moving to carry out the cleaning
  • Fig. 10 is a view similar to FIG. 6, at the end of cleaning
  • Fig. 1 1 and FIG. 12 are views similar to FIG. 5 illustrating the position of the carriage over a gate and another neighbor
  • Fig. 13 is a view similar to FIG. 1 1 and 12, the carriage being in the standby position, FIG. 1 allows to place the invention in context. You can see on the top left the line entry where the waste to be treated is introduced.
  • the fine fraction of particle size less than 450 mm passes through a pre-fermentation rotary tube and then by a trommel where the finest fraction, with a particle size of less than 80 mm, is recovered and passes through a second trommel where the finest fraction, of particle size less than 20 mm, is recovered to be passed on a screen, that is to say the sieve according to the invention, which allows to separate a very fine first fraction, grain size less than 5 mm of a second fraction of particle size between 5 and 20 mm.
  • the first fraction passes through a horizontal digester agitated mechanically with at least partial recirculation via a mixing hopper.
  • the second fraction first passes through a ballistic separator to remove heavy waste before passing through a digester similar to the first fraction.
  • the digestate undergoes a maturation phase by dripping or dewatering to stabilize it or turn it into fuel.
  • Fig. 2 one can see the screening device used in the process according to the invention.
  • the screening device comprises a frame 1 holding an inclined grid 2.
  • the grid 2 is located in a plane inclined at an angle to the horizontal.
  • the grid 2 is mounted on a static inclination grid support adjustable from 30 to 60 degrees.
  • the inclination is 42 ° to the horizontal.
  • the grid 2 has an elongated shape, a lower end and an upper end being integral with voltage systems 3 for printing a permanent voltage to the grid 2 to keep it substantially flat.
  • Electromagnetic hammers 4 for striking the grid laterally are mounted on the sides of the grid integrally of the frame 1.
  • the grid 2 (FIG 4) is in the form of a series of longitudinal wires 5 having a substantially sinusoidal profile organized in a rectangular shape.
  • the son 5 are on the same plane, the distance between a wire 5, and its neighboring son between a maximum and a minimum. But even when the distance between a wire and its common wire is minimum, no solder is present between the two son. This particular provision was retained after many trials. It minimizes clogging and makes cleaning the grid easier.
  • Transverse stiffening bars 6 are provided at regular intervals to maintain a constant spacing between the wires 5.
  • the electromagnetic hammers 4 are arranged vis-à-vis the stiffening bars.
  • the frequencies used are generally between 10 and 60 Hz. In the case of the use of several stages of screening, it is possible to use different frequencies for each stage.
  • a cleaning step is provided.
  • a carriage 8 is suspended under the frame 7 by means of rails so as to be able to slide transversely with respect to the grid 2.
  • the carriage 8 consists of metal profiles assembled together to define in particular an upper surface 8a , on which are fixed rollers cooperating with the rails provided on the frame 7, and a lower inclined surface 8b, parallel to the surface of the grid 2, in which is mounted a retractable support 9 supporting cleaning rollers 10.
  • Means not shown are provided for the rotational drive of the rollers about their axis.
  • the retractable support 9 has two parallel faces 9a and 9b connected by rods 9c.
  • the first face 9a is slidably mounted under the carriage 8 while the second face 9b supports the cleaning rolls 10.
  • the carriage 8 can therefore be above one or the other of the grids or else offset on the side, in the waiting position.
  • the carriage 8 is arranged in the standby position as in FIG. 13.
  • the retractable support 9 is unfolded (FIG 7) to put the rollers 10 in contact with the grid 2.
  • the retractable support 9 then translates downwardly with respect to the carriage 8, parallel to the grating 2 for cleaning (Figs 8 and 9).
  • the retractable support 9 is folded (Fig. 10) before the carriage 8 returns to the standby position (Fig. 13).

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Abstract

Procédé de traitement des déchets, en particulier d'ordures ménagères, contenant des matières organiques mélangées à des indésirables, notamment métaux, matières minérales, plastiques, verre, procédé selon lequel: - les déchets sont soumis à un premier tri par criblage, - la fraction des déchets traversant le criblage est soumise à un traitement de pré-fermentation dans un tube rotatif avec alimentation à une extrémité et extraction à l'autre extrémité, - au moins une partie de la matière sortant du tube de traitement de pré- fermentation est soumise à un traitement de méthanisation dans un digesteur, les déchets, sans broyage préalable, étant soumis à un tri par criblage sur un tamis comprenant une grille (2) située dans un plan incliné d'un angle α par rapport à l'horizontale, la grille (2) étant soumise à des vibrations selon une direction transversale sensiblement orthogonale à la direction d'écoulement des déchets au dessus du tamis incliné.

Description

PROCEDE ET INSTALLATION DE TRAITEMENT DE DECHETS AVEC CRIBLAGE A OSCILLATIONS.
La présente invention est relative à un procédé de traitement de déchets, en particulier d'ordures ménagères, contenant des matières organiques mélangées à des indésirables, notamment métaux, matières minérales, plastique, verre, procédé selon lequel :
- les déchets sont soumis à un premier tri par criblage,
- la fraction des déchets traversant le criblage est soumise à un traitement de pré-fermentation dans un tube rotatif avec alimentation à une extrémité et extraction à l'autre extrémité,
- au moins une partie de la matière sortant du tube de traitement de pré-fermentation est soumise à un traitement de méthanisation dans un digesteur.
Les déchets ménagers issus de collectes non sélectives contiennent différentes catégories de matériaux, telles que déchets putrescibles (déchets alimentaires, déchets verre), papier, carton, verre, plastique, métaux ferreux ou non ferreux, tissus, textiles sanitaires, produits toxiques (piles électriques, pots de peinture).
La méthanisation et le compostage de ces déchets ménagers en vue de les transformer en biogaz et en compost valorisable comporte généralement quatre étapes principales :
- une préparation mécanique des déchets qui vise à séparer les matières organiques biodégradables des autres fractions non valorisâmes en biogaz ou en compost ; un tube rotatif de pré-fermentation, généralement essentiellement horizontal, constitue un moyen pour une telle préparation;
- la méthanisation qui vise à produire une énergie renouvelable et est réalisée dans des enceintes horizontales ou verticales, agitées mécaniquement ou non ;
- le compostage, ou maturation aérobie, qui fait généralement intervenir une opération préalable de pressage du digestat provenant de la méthanisation, afin d'atteindre un niveau de teneur en matières sèches et une porosité permettant l'autocompostage du digestat, ou alors nécessite l'apport d'un agent structurant et son mélange avec le digestat pour obtenir un substrat compostable ;
- l'affinage final qui vise à retirer de façon com plémentaire les contaminants restant après les deux opérations précédentes, et à préparer le compost à une granulométrie permettant sa valorisation agronomique.
Le traitement de ces déchets nécessite donc un tri qui permettra notamment de séparer les matières organiques biodégradables des autres fractions non valorisâmes en biogaz ou en compost.
Le domaine technique particulier de l'invention s'inscrit donc dans le contexte particulier de cette première étape de préparation mécanique des déchets.
Le criblage permet de sélectionner les matériaux suivant leur granulométrie et de séparer matières organiques et matières minérales.
Un criblage fin utilisant une maille fine permet d'optimiser la collecte des matières organiques qui pourront être valorisées.
Malheureusement, à l'heure actuelle, il est difficile d'utiliser une maille fine sans rencontrer de problèmes de colmatage. Les dispositifs existants utilisent donc des mailles de taille relativement importante évitant la perte de matière organique mais n'offrant pas la sélectivité nécessaire à la purification de celle-ci.
L'invention a donc pour but, surtout, de proposer un procédé de traitement des déchets tel que présenté en préambule, et comportant notamment un criblage utilisant des mailles fines tout en m inim isant les problèmes de colmatage.
Selon l'invention un procédé de traitement des déchets, en particulier d'ordures ménagères, contenant des matières organiques mélangées à des indésirables, notamment métaux, matières m inérales, plastiques, verre, procédé selon lequel :
- les déchets sont soumis à un premier tri par criblage,
- la fraction des déchets traversant le criblage est soumise à un traitement de pré-fermentation dans un tube rotatif avec alimentation à une extrémité et extraction à l'autre extrémité,
- au moins une partie de la matière sortant du tube de traitement de préfermentation est soumise à un traitement de méthanisation dans un digesteur,
est caractérisé en ce que les déchets, après traitement de pré-fermentation, sont soumis à un tri par criblage sur un tamis comprenant une grille située dans un plan incliné d'un angle a par rapport à l'horizontale, la grille étant soumise à des vibrations selon une direction transversale sensiblement orthogonale à la direction d'écoulement des déchets au dessus du tamis incliné.
L'invention est également relative à une installation pour la mise en œuvre du procédé, cette installation comprenant :
- un premier crible primaire,
- un tube rotatif de pré-fermentation,
- et un digesteur pour une fraction fine issue du tube de pré-fermentation, la grille pouvant comprendre une série de fils, la ligne moyenne de chaque fil présentant une orientation proche de la direction d'écoulement des déchets au-dessus du tamis, les fils étant situés sur un même plan, la distance entre un fil et ses fils voisins variant entre un maximum et un minimum, la distance m inimum étant non-nulle. Les fils peuvent présenter une forme sensiblement sinusoïdale.
Avantageusement, la grille comprend au moins une barre transversale, disposée perpendiculairement à la l igne moyenne des fils et solidaire des fils de manière à maintenir un écartement constant entre les fils. Les vibrations peuvent être transmises au tamis par l'intermédiaire de la barre transversale. Un marteau électromagnétique peut frapper une extrémité de la barre transversale.
Avantageusement la maille L de la grille est inférieure ou égale à 5 mm. La maille L de la grille peut également être inférieure ou égale à 2 mm.
L'angle a peut être compris entre 30° et 60°. De préférence l'angle a est de 42°.
Un moyen de brossage peut être apte à exercer un mouvement de va-et-vient sur le tamis.
Le moyen de brossage peut comprendre au moins un rouleau d'axe sensiblement orthogonal à la direction d'écoulement des déchets. Le rouleau peut être monté sur un châssis mobile.
Le moyen de brossage peut comprendre un bras articulé équipé d'une brosse.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront dans la description qui suit d'un mode de réalisation avec référence aux dessins annexés mais qui n'a aucun caractère limitatif. Sur ces dessins :
Fig. 1 est un diagramme représentant le fonctionnement du procédé selon l'invention, Fig. 2 est une vue schématique en perspective d'un tamis utilisé dans le procédé selon l'invention,
Fig. 3 est une vue schématique de dessus de la grille du tamis de
Fig. 2,
Fig. 4 est une vue schématique à plus grande échelle d'un détail de
Fig. 3,
Fig. 5 est une vue schématique en perspective d'un tamis utilisé dans le procédé selon l'invention, équipé d'un dispositif de brossage à rouleaux,
Fig. 6 est une vue en élévation latérale du tamis de Fig. 5, Fig. 7 est une vue similaire à Fig. 6, un support escamotable étant déployé,
Fig. 8 et Fig. 9 sont des vue similaires à F ig . 7 , le support escamotable se déplaçant pour effectuer le nettoyage,
Fig. 10 est une vue similaire à Fig. 6, en fin de nettoyage, Fig. 1 1 et Fig. 12 sont des vues similaires à Fig. 5 illustrant la position du chariot au-dessus d'une grille et d'une autre voisine, et
Fig. 13 est une vue similaire à Fig. 1 1 et 12, le chariot étant en position d'attente, Fig. 1 permet de replacer l'invention dans son contexte. On peut voir en haut à gauche l'entrée ligne où les déchets à traiter sont introduits. Après un premier crible dit primaire, la fraction fine de granulométrie inférieure à 450 mm passe par un tube rotatif de pré-fermentation puis par un trommel où la fraction la plus fine, de granulométrie inférieure à 80 mm, est récupérée et passe par un second trommel où la fraction la plus fine, de granulométrie inférieure à 20 mm, est récupérée pour être passée sur un crible, c'est-à-dire le tamis selon l'invention, qui permet de séparer une première fraction très fine, de granulométrie inférieure à 5 mm d'une seconde fraction de granulométrie comprise entre 5 et 20 mm.
Par la suite la première fraction passe par un digesteur horizontal agité mécaniquement avec une recirculation au moins partielle par l'intermédiaire d'une trémie mélangeuse.
C'est lors de cette phase de digestion que du biogaz est extrait. Le digestat est lui composté.
La seconde fraction passe d'abord par un séparateur balistique permettant d'écarter des déchets lourds avant de passer par un digesteur de façon similaire à la première fraction. Le digestat subit une phase de maturation par égouttage ou déshydratation pour le stabiliser ou le transformer en combustible.
Fig. 2, on peut voir le dispositif de criblage utilisé dans le procédé selon l'invention.
Le dispositif de criblage comprend un châssis 1 maintenant une grille 2 inclinée. La grille 2 est située dans un plan incliné d'un angle a sur l'horizontale.
Avantageusement, la grille 2 est montée sur un support de grille statique d'inclinaison réglable de 30 à 60 degrés. Dans ce mode de réalisation l'inclinaison est de 42° par rapport à l'horizontale.
Cette inclinaison importante permet au produit à traiter de dévaler la pente sans être forcé de passer à travers une maille. Le colmatage est ainsi beaucoup moins fréquent.
La grille 2 présente une forme allongée, une extrémité inférieure et une extrémité supérieure étant solidaires de systèmes de tension 3 permettant d'imprimer une tension permanente à la grille 2 pour la maintenir sensiblement plane.
Des marteaux électromagnétiques 4 permettant de frapper latéralement la grille sont montés sur les côtés de la grille solidairement du châssis 1 .
La grille 2 (Fig. 4) se présente sous la forme d'une série de fils longitudinaux 5 présentant un profil sensiblement sinusoïdal organisés selon une forme rectangulaire.
Les fils 5 se situent sur un même plan, la distance entre un fil 5, et ses fils voisins variant entre un maximum et un minimum. Mais, même lorsque la distance entre un fil et son fil mitoyen est minimum, aucune soudure n'est présente entre les deux fils. Cette disposition particulière a été retenue après de nombreux essais. Elle minimise le colmatage et facilite le nettoyage de la grille.
Des barres transversales 6 de raidissage sont prévues à intervalles réguliers pour maintenir un écartement constant entre les fils 5.
Les marteaux électromagnétiques 4 sont disposés en vis-à-vis des barres de raidissage. Les fréquences utilisées sont généralement comprises entre 10 et 60Hz. Dans le cas de l'utilisation de plusieurs étages de criblage, il est possible d'utiliser des fréquences différentes pour chaque étage.
Pour garantir le fonctionnement du procédé, une étape de nettoyage est prévue.
Fig. 5 on peut voir une charpente métallique 7 placée au dessus de la grille 2. Un chariot 8 est suspendu sous la charpente 7 par l'intermédiaire de rails de manière à pouvoir glisser transversalement par rapport à la grille 2. Le chariot 8 est constitué de profilés métalliques assemblés entre eux pour délimiter notamment une surface supérieure 8a, sur laquelle sont fixés des galets coopérants avec les rails prévus sur la charpente 7, et une surface inférieure inclinée 8b, parallèle à la surface de la grille 2, sous laquelle est montée un support escamotable 9 supportant des rouleaux de nettoyage 10. Des moyens non représentés sont prévus pour l'entraînement en rotation des rouleaux autour de leur axe.
Le support escamotable 9 comporte deux faces parallèles 9a et 9b reliées par des biellettes 9c. La première face 9a est montée coulissante sous le chariot 8 tandis que la seconde face 9b supporte les rouleaux de nettoyage 10.
Il est prévu deux grilles 2 (d'un mètre 75 sur trois mètres 60), disposées côte à côte et alimentées par une goulotte en V non représentée. Cette goulotte permet d'alimenter les deux grilles 2 simultanément ou bien simplement l'une d'entre elles.
De cette façon il devient possible de diminuer temporairement le débit de déchets arrivant sur le poste de criblage tout en orientant la totalité du flux sur l'une des deux grilles pour permettre le nettoyage de l'autre grille en flux tendu mais sans la présence de déchets.
Le chariot 8 peut donc se trouver au dessus de l'une ou l'autre des grilles ou bien déporté sur le côté, en position d'attente.
En fonctionnement, le chariot 8 est disposé en position d'attente comme sur Fig. 13.
Lorsqu'une opération de nettoyage est estimée nécessaire, le chariot 8 est déplacé au-dessus de l'une des grilles 2 dont le nettoyage va être effectué (Fig. 1 1 et 12). Le support escamotable 9 se trouve alors en position repliée comme illustré Fig. 6.
Une fois le chariot 8 arrivé en position au dessus de la grille 2 à nettoyer, le support escamotable 9 est déplié (Fig. 7) pour mettre les rouleaux 10 en contact avec la grille 2.
Le support escamotable 9 effectue alors une translation vers le bas par rapport au chariot 8, paral lèlement à la gri lle 2 pour en effectuer le nettoyage (Fig. 8 et 9).
Une fois le nettoyage de la grille 2 effectué le support escamotable 9 est replié (Fig. 10) avant le retour du chariot 8 en position d'attente (Fig. 13).

Claims

REVENDICATIONS
Procédé de traitement des déchets, en particulier d'ordures ménagères, contenant des m atières organ iques mélangées à des indésirables, notamment métaux, matières minérales, plastiques, verre, procédé selon lequel :
- les déchets sont soumis à un premier tri par criblage,
- la fraction des déchets traversant le criblage est soumise à un traitement de pré-fermentation dans un tube rotatif avec alimentation à une extrémité et extraction à l'autre extrémité,
- au moins une partie de la matière sortant du tube de traitement de préfermentation est soumise à un traitement de méthanisation dans un digesteur,
caractérisé en ce que les déchets, après traitement de pré-fermentation, sont soumis à un tri par criblage sur un tamis comprenant une grille (2) située dans un plan incliné d'un angle a par rapport à l'horizontale, la grille (2) étant soumise à des vibrations selon une direction transversale sensiblement orthogonale à la direction d'écoulement des déchets au dessus du tamis incliné.
Installation pour la mise en œuvre du procédé selon la revendication 1 , comprenant :
- un premier crible primaire,
- un tube rotatif de pré-fermentation,
- et un digesteur pour une fraction fine issue du tube de pré-fermentation, caractérisée en ce que la grille (2) comprend une série de fils (5), la ligne moyenne de chaque fil (5) présentant une orientation proche de la direction d'écoulement des déchets au dessus du tamis, les fils (5) étant situés sur un même plan, la distance entre un fil (5) et ses fils voisins variant entre un maximum et un minimum, la distance minimum étant non-nulle.
Installation de traitement des déchets selon la revendication 2, caractérisée en ce que les fils (5) présentent une forme sensiblement sinusoïdale. 4. Installation de traitement des déchets selon la revendication 2 ou 3, caractérisée en ce q ue la grille (2) comprend au moins une barre transversale (6), disposée perpendiculairement aux fils (5) et solidaire des fils (5) de manière à maintenir un écartement constant entre les fils (5).
5. Installation de traitement des déchets selon la revendication 4, caractérisée en ce que les vibrations sont transmises au tamis par l'intermédiaire de la barre transversale (6).
6. Installation de traitement des déchets selon la revendication 5, caractérisée en ce qu'un marteau électromagnétique (4) frappe une extrémité de la barre transversale (6).
7. Installation de traitement des déchets selon l'une quelconque des revendications 2 à 6, caractérisée en ce que la maille L de la grille (2) est inférieure ou égale à 5 mm. 8. Installation de traitement des déchets selon la revendication 7, caractérisée en ce que la maille L de la grille (2) est inférieure ou égale à 2 mm.
9. Installation de traitement des déchets selon l'une quelconque des revendications 2 à 8, caractérisée en ce que l'angle a est compris entre 30° et 60°.
10. Installation de traitement des déchets selon la revendication 9, caractérisée en ce que l'angle a est de 42°. 1 1 . Installation de traitement des déchets selon l'une quelconque des revendications 2 à 10, caractérisée en ce qu'un moyen de brossage (9, 10) est apte à exercer un mouvement de va-et-vient sur la grille (2).
12. Installation de traitement des déchets selon la revendication 1 1 , caractérisée en ce que le moyen de brossage com prend au moins un rouleau (10) d'axe sensiblement orthogonal à la direction d'écoulement des déchets.
13. Installation de traitement des déchets selon la revendication 12, caractérisée en ce que le rouleau (10) est monté sur un châssis mobile (8,
14. Installation de traitement des déchets selon la revendication 11, caractérisée en ce que le moyen de brossage comprend un bras articulé équipé d'une brosse.
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