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WO2015086939A1 - Procede de regulation de la ventilation d'un tambour de pre-compostage - Google Patents

Procede de regulation de la ventilation d'un tambour de pre-compostage Download PDF

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Publication number
WO2015086939A1
WO2015086939A1 PCT/FR2014/052978 FR2014052978W WO2015086939A1 WO 2015086939 A1 WO2015086939 A1 WO 2015086939A1 FR 2014052978 W FR2014052978 W FR 2014052978W WO 2015086939 A1 WO2015086939 A1 WO 2015086939A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
drum
air
waste
extractor
fan
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Ceased
Application number
PCT/FR2014/052978
Other languages
English (en)
Inventor
Boris EFREMENKO
Serge Gamache
Loïc LOILLIER
Christian THOMIN
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Veolia Proprete SAS
Original Assignee
Veolia Proprete SAS
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
Application filed by Veolia Proprete SAS filed Critical Veolia Proprete SAS
Publication of WO2015086939A1 publication Critical patent/WO2015086939A1/fr
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • 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
    • C05F17/989—Flow sheets for biological or biochemical 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
    • C05F17/70—Controlling the treatment in response to process parameters
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C05F17/90—Apparatus therefor
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    • 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
    • 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
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    • 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
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    • 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

  • the present invention relates to the field of pre-composting, in particular the ventilation of the pre-composting rotary drums also called sequential rotary bioreactors (BRS) or bioreactor-stabilizers and hereinafter called concision drum.
  • BRS sequential rotary bioreactors
  • concision drum hereinafter called concision drum.
  • a drum has a generally cylindrical shape. It is configured to be fed with at least partially organic materials, for example household waste or sludge, hereinafter called "waste".
  • at least partially organic materials for example household waste or sludge, hereinafter called "waste”.
  • the drum has two ends, a so-called inlet end through which the drum is fed with waste, and a so-called outlet end through which the waste is extracted after a residence time in the drum. In operation, it is rotated about its axis of rotation.
  • a helix or an internal form of helical type at least input makes it possible to mechanically advance the waste from the inlet end to the outlet end by the single rotation of the drum.
  • the axis of rotation of the drum may be horizontal or slightly inclined so as to change the residence time of the waste.
  • the length and diameter of the drum are chosen according to the desired residence time of the waste to be treated and the speed of rotation. For example some drums are several tens of meters long (typically 40 meters) and a few meters in diameter (typically 4 meters) for a rotation speed of the order of 0.5 to 1.5 turns per minute.
  • the feed and the waste extraction are carried out so as to have a filling rate of the drum approximately constant over time.
  • the drum must not be filled completely with the waste in order to leave an oxygenated gas mixture, in this case air, in contact with said waste.
  • the volume of waste is therefore less than the internal volume of the drum, so as to leave a certain amount of oxygen available for the aerobic degradation of the waste.
  • the drum typically separates the organic fractions from the inorganic fractions of the waste. This separation is also called “pre-treatment” of the waste because it is often prior to a fermentation process (for example a composting) or prior to a process of anaerobic digestion of the organic fractions of said waste.
  • the drum may be equipped with blades or knives in order to lacerate the plastic bags and may be equipped at its outlet with orifices (typically several centimeters in diameter) or be equipped with a device allowing the granulometric separation of the waste. solid by screening.
  • Drum pretreatment can also be aimed at accelerating the fermentation of the organic fractions and making the mixture homogeneous.
  • the drum is generally equipped with a device for watering the waste and a device for aerating the waste in the drum to obtain an aerobic fermentation.
  • a unit volume of waste is introduced at the inlet end of the drum via an inlet flap according to an inlet flow.
  • the inlet flap is open to allow the introduction of a unit volume of waste in the drum, and then closed after this introduction.
  • another volume of waste is extracted at the outlet end of the drum via an exit hatch at an output rate, possibly different from the inlet flow rate.
  • the exit hatch is opened to allow the extraction of a unit volume of drum waste, and then closed after this extraction.
  • each unit volume of waste introduced into the drum is mixed with the unit volumes introduced previously and remains in the drum for a so-called residence time, generally several days.
  • inlet and outlet hatches also called valves, which are generally impervious to at least odors.
  • VOCs malodorous volatile molecules
  • the drum rotates about its axis of rotation, generally substantially horizontal, for example of the order of a few revolutions / minute.
  • the rotation is usually continuous, at least during the day.
  • the opening of the exit hatch or the inlet flap makes it possible to ventilate certain drums, which avoids putting them in overpressure, but such ventilation is not controlled and can only be implemented for waste. that do not generate malodorous volatile molecules.
  • the present invention provides a method of ventilating a pre-composting drum.
  • the invention relates to a method of regulating the ventilation of a pre-composting drum comprising an inlet flap and an outlet flap, the method comprising the steps of:
  • the extractor is connected to a pipe network in which the pressure is equal to a set pressure, preferably substantially constant, the process comprising the steps of:
  • the amount of air injected or extracted in a given cycle also depends on at least one of the values among the amount of air injected in the previous cycle and the amount of air extracted in the previous cycle.
  • the drum is equipped with gills and a device for selectively closing said gills, the preceding comprising steps consisting of:
  • the invention also relates to a computer program comprising program code instructions for implementing the method according to the invention when said program is executed on a computer.
  • FIG. 1A illustrates an embodiment of a drum according to the invention, seen in longitudinal section
  • FIG. 1B illustrates a cross section along the plane A-A of the drum of FIG. 1A
  • FIG. 2A illustrates another embodiment of a drum according to the invention, seen in longitudinal section
  • FIG. 2B illustrates a cross-section along plane B-B of the drum of FIG. 2A
  • FIG. 2C illustrates a cross-section of another embodiment of a drum according to the invention.
  • FIG. 3 illustrates an embodiment of the method according to the invention.
  • a drum 10 comprises a cylindrical main body 11, an inlet flap 12, in this case mounted on a feed chute 14, and an outlet flap 13.
  • the waste 19 is introduced 100 into the drum 10 through the inlet hatch 12.
  • the inlet flap 12 is substantially horizontal if it is mounted in the feed chute 14 or substantially vertical if it is mounted on the drum 10; the outlet hatch 13 is mounted on the drum 10 and substantially vertical.
  • the waste 19 abuts against the outlet hatch 13, so that at the opening of the outlet hatch 13, the waste can be extracted from the drum 10 by gravity.
  • the height of the waste in the drum 10 at the outlet hatch 13 is greater than the height of the outlet hatch 13, so that the opening of the hatch does not generate a call for air, and that any air blown at this end by means of ventilation (see the embodiment illustrated in Figure 2 and described below) can not exit through the outlet door 13.
  • the drum 10 also comprises a cowling 15, mounted in the upper part of said drum 10, that is to say in the upper part of the horizontal plane passing through the axis of rotation of the drum 10, and disposed towards the outlet end, that is between the middle of the drum 10 and the exit end of the drum 10.
  • the inner shape of the cowling 15 matches the outer shape of the drum 10.
  • the cowling has an annular internal shape ( Figure 1B).
  • the drum 10 further comprises louvers 16.
  • Each lug 16 is a recess, or through-hole, of the main body 11.
  • the louvers 16 are thus integral in rotation with the drum 10. They are arranged towards the end output, preferably in radial symmetry, and vis-à-vis the annular portion of the cowling 15 so that the rotation of the drum 10 brings at least one hearing 16 under the cowling 15 every turn.
  • a fan 17 for implementing a step of ventilating (or indistinctly injecting, blowing or blowing) air in the drum 10 and an extractor 18 for carrying out a step of extracting from the drum air 10.
  • a “fan” is called concisely. It is clear that by “a fan” we mean a set of at least one fan 17, and that by “fan” means a blowing device, configured to blow into the drum
  • An oxygenated gas composition in this case air.
  • the fan 17 air injection nozzle, fan 17, air pump
  • the fan 17 is activated when it is not in contact with the waste, in this case it is activated when it is in the upper part of the drum 10.
  • the radial arrangement of the fans 17 is such that in operation, despite the rotation of the drum, at least one of said fans is always out of contact with the waste, which allows continuous ventilation.
  • an extractor is meant an assembly of at least one extractor 18, and that “extractor” means a gas extraction device, configured to extract a gaseous composition, in this case air, from the drum 10 in this case to the atmosphere or an odor treatment device.
  • the fan 17 and the extractor 18 make it possible to generate a flow of air in contact with the waste in the drum 10. In order for a maximum amount of waste to be in contact with this airflow, it is preferable that the fan 17 and the extractor 18 are arranged near the inlet and outlet ends of the drum 10.
  • a device for selectively closing the gills comprising for example a shutter movable by hearing and to discover or cover each hearing, or a valve integrated in the fan or in the extractor.
  • a shutter movable by hearing and to discover or cover each hearing or a valve integrated in the fan or in the extractor.
  • the shutter or valve is closed so as to maintain the tightness of the drum.
  • the shutter or valve is open during ventilation or extraction.
  • the selective closure device may be integral in rotation with the drum.
  • the drum 10 Since the drum 10 is sealed, if the air was blown or injected by the fan 17 continuously without extraction, there would be overpressure problems when the exit hatch is closed. To avoid this, it provides a controlled operation of ventilation, that is to say the control of ventilation, extraction, or ventilation and extraction of air through a computer.
  • FIG. 1A A first embodiment of a drum 10 is illustrated in FIG. 1A.
  • This embodiment has the advantage of not having a fan or extractor which is integral in rotation with the drum 10.
  • the fan 17 is configured to inject air into the drum 10 through a blowing orifice 171. It is stationary, ie not integral with the rotation of the drum 10. Preferably, it is positioned at the inlet of the drum 10, in this case in the feed chute 14. Preferably, it is positioned downstream of the inlet flap 12 in the direction of travel of the waste and preferably close to the inlet end of the drum 10 for limit the losses in the feed chute 14.
  • the blower orifice 17 is positioned above the mass of the waste 19 in the drum 10. It is also possible to provide an extractor 18.
  • the extractor 18 is immobile, positioned at the outlet of the drum 10 and comprises at least one extraction orifice 181, intended to be closer to the outer face of the drum.
  • the extractor 18 is connected to the cowling
  • said cowling 15 comprising at least one extraction orifice 181 ( Figure 1B).
  • the extractor 18 makes it possible to channel the flow of air in the drum and to prevent the smelly odors emerge through the feed chute 14 when opening the inlet flap 12.
  • the extractor 18 is optional. In particular, depending on the waste, there may be no need for gas treatment and extraction system. In this case, the pressure generated by the fan 17 may be sufficient for the air to escape at the opening of a hearing or the outlet hatch.
  • a device for selectively closing the openings is provided.
  • the device for selectively closing the gills comprises a movable shutter 160 by hearing
  • the movable shutter 160 selectively adopts an open position which discovers the hearing 16 and a closed position which covers the hearing 16, preferably sealingly.
  • the passage from the open position to the closed position is illustrated by the solid arrow in FIG. 4.
  • the shape of the movable shutter is illustrated in a triangle, but it can adopt any other shape provided that this form completely covers the hearing 16. closed position.
  • the shutter 160 is rotatable around an axis of rotation 161, in this case radial to the axis of rotation of the drum.
  • the movable shutter 160 of a hearing 16 is open when the hearing 16 is facing an extraction orifice 181 and otherwise closed.
  • the open or closed position of the movable shutter 160 of a given hearing is controlled by the angular position thereof, that is to say that the movable shutter 160 is in the open position when the hearing is in the cowling 15 or out of contact with the waste 19, and in the closed position when the hearing is outside the cowling 15 or in contact with the waste 19.
  • the open or closed position of the movable shutter 160 can be controlled by an automatic opening and closing device, mechanical or electrical.
  • the opening and closing device is purely mechanical and cam-based and cam follower.
  • a return element such as a spring for returning the movable shutter 160 from the open to closed position or vice versa.
  • a return spring mounted between a movable shutter 160 and the drum 10, a cam integral with the drum 10, and a rail integral with the cowling 15 acting cam follower and whose shape triggers the opening or closing of the flap.
  • the device for selectively closing the gills comprises a movable valve integrated in the extractor 18.
  • the open or closed position of the movable valve of a given extractor 18 is slaved to the angular position of a given lug 16, that is to say that the movable flap of a given extractor 18 is in the open position when a hearing 16 given is in the cowling 15 or out of contact with the waste 19, and otherwise closed position.
  • FIG. 2A A second embodiment of a drum 10 is illustrated in FIG. 2A.
  • the fan 17 is here positioned towards the exit of the drum 10. In this case, it is disposed upstream of the exit hatch 13 in the direction of travel. waste and preferably close to the exit end of the drum 10.
  • FIG. 2C provision is made for the fan 17 to be stationary and connected to the cowling 15.
  • Each lug 16 is equipped with a movable shutter 160 identical to that described above and operating according to the same principle as described hereinabove.
  • the movable shutter 160 is open when the hearing 16 is facing the blowing orifice 171 and otherwise closed.
  • the fan 17 is controlled to operate only when a hearing 16 is open.
  • FIG. 2B provision is made for the fan 17 to be mobile and to rotate with the drum 10.
  • a fan 17 per hearing 16 there is provided a fan 17 per hearing 16.
  • Each hearing 16 is connected to a respective fan 17.
  • Each fan 17 may be equipped with a movable valve which functions as the mobile valve of an extractor 18 described above.
  • the fan 17 is preferably operated only when it is at the top of the drum 10, that is to say without contact with the mass of waste 19 at the bottom of the drum 10.
  • the angular position of a hearing 16 is determined for example by a position sensor, in this case an induction sensor, a mechanical sensor or an optical sensor, internal or external to the drum.
  • a position sensor in this case an induction sensor, a mechanical sensor or an optical sensor, internal or external to the drum.
  • an immobile induction sensor for example disposed on the cowling 15
  • the passage of a hearing 16 or the fan 17 modifies the measured induction it is then deduced that the hearing 16 or the fan 17 is opposite the sensor.
  • it is preferably provided to arrange them in a radial symmetry.
  • a grid is disposed between a given fan 17 and the hearing 16 to which it is connected.
  • the de-clogging of a hearing 16 is provided by the implementation of its fan 17. It can further provide that it emits a jet of air regularly.
  • a fan 17 equipped with a valve it can be provided that the pressure of the air jet emitted is sufficient to swing the valve from the closed position to the open position, the stop of the air jet bringing the valve in the closed position. for example by means of return means, for example a spring.
  • the operation of the non-continuous fan 17 is preferably provided.
  • the extractor 18 is advantageously immobile, positioned at the inlet of the drum 10 and comprises an extraction orifice 181. In this case, the extractor 18 is connected to the feed chute 14.
  • the air is blown by the fan 17 into the drum 10, in the direction illustrated by the solid arrow in Figure 2A.
  • the blowing at the outlet of the drum 10 makes it possible to dry the waste, to reduce the humidity contained therein, which is particularly advantageous for very high-level waste or to limit any problems of clogging the waste downstream of the drum 10.
  • the waste brought into the drum inlet is wet and dries during their residence time in the drum.
  • the waste output of the drum is drier than those at the drum inlet.
  • the fan is disposed toward the outlet of the drum, there is a need for less ventilation energy to dry the waste than in the first embodiment, the drying is better for the same energy of ventilation.
  • the waste Before being placed in the drum 10, the waste is typically previously stacked, for example in windrow on the ground or in an enclosure such as a container.
  • a preliminary step 102 of waste characterization consisting in identifying the nature of the waste.
  • nature we mean indistinctly the type, class or typology of waste streams.
  • the characterization may be implemented by an operator or automatically, on sight or by chemical or physical means; for example, optical means (typically infrared or X-rays).
  • the waste it is also possible to measure the moisture content of the piled up waste; and determining at least one of density, bulk density, density, and bulk density garbage.
  • the measured value and the determined value form a pair of preference values stored in a memory.
  • Measuring the moisture content can furthermore have the advantage of facilitating the control of the watering of waste in the drum.
  • the nature of the characterized waste is recorded in a memory, for example as a semantic value (for example "household waste”, “sludge”, etc.) or as a pair of numerical values (in this case measured humidity packed waste and density of these).
  • a semantic value for example "household waste”, “sludge”, etc.
  • a pair of numerical values in this case measured humidity packed waste and density of these.
  • the nature of the characterized waste is used as a parameter of a ventilation control algorithm.
  • each pile includes a single type of waste, for example a heap of household waste, a pile of sludge, a pile of cardboard and paper, etc.
  • the waste is distributed in batches beforehand, each batch comprising heterogeneous waste, each batch being characterized, several lots being identical.
  • the heaped waste is homogeneous on average over time.
  • the characterization step can advantageously be implemented only at the initialization of the process or in a manner spaced apart over time, for example once a year.
  • the waste is taken by means of a sampling device, for example a shovel or grapple.
  • the sampled volume defines a unit volume, known, for example by prior calibration.
  • the volume of waste collected by the grapple is known and constant, and the mass of a volume of waste collected by the grapple is known and constant, we can calculate the apparent density of waste, preferably during an initialization phase.
  • the waste collected is dumped into the feed chute 14, then the inlet hatch 12 is closed.
  • the air injection lowers the temperature of the waste 19 in the drum, which disrupts the aerobic fermentation.
  • the oxygen present may be insufficient to guarantee an aerobic fermentation of quality.
  • the temperature sensor Preferably, the temperature is measured continuously. Indeed, during the fermentation, the temperature of the waste evolves. At the temperature of the waste 19 corresponds a stage of progress of the fermentation.
  • a correspondence between a temperature and the stage of progress of the fermentation for example in the form of a table of digital data or graph.
  • the table is specific at least to the characterized waste.
  • a set of tables can be provided, each table being specific to a given waste characterization.
  • a table may also be specific to at least one of the parameters of the mass of waste (total mass in the drum, mass of waste per unit volume in the drum or mass of a unit volume), the density of the waste characterized.
  • the table or tables are stored in a memory, for example in a database.
  • the determined value is preferably stored in a memory.
  • the total mass of waste included in the drum 10 is determined by weighing each unit volume or by weighing a unit volume multiplied by the number of unit volumes taken by the grapple.
  • the amount of air thus calculated is injected into the drum 10 by the fan 17.
  • the quantity of air injected at the beginning of fermentation (low residence time) is greater than end of fermentation (long residence time).
  • the flow of injected air may depend on the characterization of the waste or the volume of waste in the drum.
  • the mass of waste in the drum is substantially constant over time.
  • the air injected is not intended to dry the waste but optimizes the aerobic degradation of the waste, whose oxygen requirements are translated by the temperature dependence.
  • the calculation of the quantity of air to be injected and the control of the fan 17 is implemented for example by a computer, the memory comprising the database is connected to said computer. Said memory can be remote from the computer and communicate with it by wired or wireless means.
  • the internal volume of the drum or the filling rate of the drum are advantageously known and their value stored in a memory accessible to the computer.
  • the amount of air blown can vary depending on the state of degradation of the waste in the drum, this degradation being in particular a function of the temperature inside the tube, the humidity and the nature of the waste.
  • the extracted air flow may depend on the characterization of the waste or the volume of waste in the drum.
  • the extractor 18 is configured to reject the air extracted from the drum 10 into the atmosphere.
  • the extractor 18 is connected to a pipe network, typically an odor treatment system.
  • the network of pipes is configured so that the pressure, in this case a negative pressure, is substantially constant and equal to a set pressure.
  • the extraction rate of the extractor 18 can be controlled 109 as a function of the difference between the set pressure and the measured pressure 108 in the pipe network.
  • the amount of air extracted from the drum 10 by the extractor 18 may be equal to the amount of air insufflated calculated.
  • the extractor 18 can operate synchronously with the fan 17.
  • the extraction creates a call for air in the drum which ensures a good distribution of the ventilation therein.
  • the extractor 18 may operate out of phase with the fan 17. For example the operating time of the extractor 18 and that of the fan 17 are the same but offset in time. When the extraction is carried out before the ventilation, a draft is created which ensures a good distribution of the ventilation in the drum. When the ventilation is implemented before the extraction, this generates an overpressure which allows a better extraction of smelly gases.
  • the extractor 18 can operate asynchronously with the fan 17, that is to say with operating times of the extractor 18 and the fan 17 different and offset in time.
  • the choice of synchronous operation mode, asynchronous or out of phase of the fan 17 and the extractor 18 may depend on the extraction rate and the air injection rate or the type of waste.
  • the quantity of air injected by the fan 17 is calculated and the air flow rate injected can be chosen, for example as a function of the drum size 10, nature of waste or residence time.
  • the quantity of air extracted and the air flow extracted by the extractor 18 can be chosen, for example also according to the dimensions of the drum 10, the nature of the waste or the residence time, as well as the quantity of air. calculated injected air or injected air flow.
  • the extractor 18 can compensate for a non-perfect seal of the inlet flap 12 or the extraction orifices (louvre 16s or exit flap 13).
  • the injection of air or the extraction of air is carried out in cycles.
  • the duration of each cycle is not necessarily the same. It can be expected that the amount of air injected or extracted in a given cycle also depends on at least one of the amount of air injected in the previous cycle and the amount of air extracted in the previous cycle.
  • the present solution improves the aerobic fermentation of the waste in the drum 10 by optimizing the amount of air therein. This improvement is valid not only during the day but even more at night by preventing the drum 10 from going into anaerobic mode.
  • the extractor 18 makes it possible to channel the gaseous flow and then to treat it at the outlet of the drum 10 more easily.

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Abstract

L'invention concerne un procédé de régulation de la ventilation d'un tambour (10) de pré-compostage,dans lequel des déchets (19) sont introduits(100)et les trappes fermées (101). Il est essentiellement caractérisé en ce qu'il comprend: -caractériser (102) préalablement la nature des déchets introduits, -mesurer (103) la température et déterminer (104) la masse totale des déchets (19) dans le tambour, -calculer (105) l'une au moins des valeurs parmi une quantité d'air et un débit d'air à injecter, en fonction de la température mesurée, de la masse totale des déchets déterminée, et de la nature des déchets caractérisés, par référence à un ensemble de correspondances enregistrées dans une mémoire, et -injecter (106) la quantité d'air calculée ou injecter de l'air selon le débit calculé dans le tambour (10) par un ventilateur (17), pendant que la trappe d'entrée (12) et la trappe de sortie (13) sont fermées.

Description

PROCEDE DE REGULATION DE LA VENTILATION D'UN TAMBOUR DE
PRE-COMPOSTAGE.
La présente invention concerne le domaine du pré- compostage, en particulier la ventilation des tambours rotatifs de pré-compostage également appelés bioréacteurs rotatifs séquentiels (BRS) ou bioréacteurs-stabilisateurs et ci-après dénommés tambour par concision.
Classiquement, un tambour possède une forme globalement cylindrique. Il est configuré pour être alimenté en matières au moins partiellement organiques, par exemple des ordures ménagères ou des boues, ci-après appelés « déchets ».
Le tambour possède deux extrémités, une extrémité dite d'entrée par laquelle le tambour est alimenté en déchets, et une extrémité dite de sortie par laquelle les déchets sont extraits après un temps de résidence dans le tambour. En fonctionnement, il est mis en rotation autour de son axe de rotation. Une hélice ou une forme interne de type hélicoïdale au moins en entrée (le reste du tube pouvant être lisse) permet de faire avancer mécaniquement les déchets de l'extrémité d'entrée vers l'extrémité de sortie par la seule rotation du tambour.
L'axe de rotation du tambour peut-être horizontal ou légèrement incliné de manière à modifier le temps de résidence des déchets.
Typiquement, la longueur et le diamètre du tambour sont choisis en fonction du temps de résidence souhaité des déchets à traiter et de la vitesse de rotation. Par exemple certains tambours font plusieurs dizaines de mètres de long (typiquement 40 mètres) et quelques mètres de diamètre (typiquement 4 mètres) pour une vitesse de rotation de l'ordre de 0,5 à 1,5 tour par minute . Généralement, l'alimentation et l'extraction en déchets sont effectuées de sorte à avoir un taux de remplissage du tambour à peu près constant dans le temps. Le tambour ne doit pas être rempli complètement par les déchets afin de laisser un mélange gazeux oxygéné, en l'espèce de l'air, au contact desdits déchets. Le volume de déchets est donc inférieur au volume interne du tambour, de sorte à laisser une certaine quantité d'oxygène disponible pour la dégradation aérobie des déchets.
Le tambour permet typiquement de séparer les fractions organiques des fractions inorganiques des déchets. Cette séparation est également appelée « prétraitement » des déchets car elle est souvent préalable à un procédé de fermentation (par exemple un compostage) ou préalable à un procédé de digestion anaérobie des fractions organiques desdits déchets.
A cet effet, le tambour peut être équipé de lames ou couteaux afin de lacérer les sacs plastiques et peut être équipé à sa sortie d'orifices (typiquement de plusieurs centimètres de diamètre) ou être équipé d'un dispositif permettant la séparation granulométrique des déchets solides par criblage.
Le prétraitement par tambour peut aussi avoir pour objectif d' accélérer la fermentation des fractions organiques et de rendre le mélange homogène. A cet effet, le tambour est généralement équipé d'un dispositif d'arrosage des déchets et d'un dispositif permettant d'aérer les déchets dans le tambour afin d'obtenir une fermentation aérobie.
En entrée du tambour, un volume unitaire de déchets est introduit à l'extrémité d'entrée du tambour via une trappe d'entrée selon un débit d'entrée. La trappe d'entrée est ouverte pour permettre l'introduction d'un volume unitaire de déchets dans le tambour, puis refermée après cette introduction. En sortie du tambour, un autre volume de déchets est extrait à l'extrémité de sortie du tambour via une trappe de sortie selon un débit de sortie, éventuellement différent du débit d'entrée. La trappe de sortie est ouverte pour permettre l'extraction d'un volume unitaire de déchets du tambour, puis refermée après cette extraction.
Entre ces deux extrémités, chaque volume unitaire de déchets introduit dans le tambour est mélangé aux volumes unitaires introduits précédemment et reste dans le tambour pendant un temps dit de résidence, généralement de plusieurs j ours .
Hors introduction et extraction de déchets, les extrémités du tambour sont fermées par les trappes d'entrée et de sortie, également appelées vannes, qui sont généralement étanches au moins aux odeurs.
En effet, les matières organiques se dégradent dans le tambour par fermentation et génèrent des molécules volatiles malodorantes (COV, mercaptans, H2S, etc.) qui nécessitent généralement un dispositif de traitement approprié relié au tambour .
En fonctionnement, le tambour tourne autour de son axe de rotation, en général sensiblement horizontal, par exemple de l'ordre de quelques tours/minute. La rotation est généralement continue, au moins pendant la journée.
Classiquement, la nuit, le tambour est laissé en rotation mais les trappes d'entrée et de sortie restent fermées. L'apport en oxygène n'est alors plus possible. Cette fermeture nocturne répond à deux considérations, l'une économique visant à éviter d'employer des opérateurs la nuit pour alimenter le tambour en déchets et extraire les fractions organiques ; et l'autre biologique visant à laisser les bactéries présentes dans les déchets au repos.
Cependant, avec une masse de déchets enfermée dans un tambour étanche pendant plusieurs heures, il existe un risque élevé de fermentation anaérobie des déchets, ce qui nuit à la qualité du compost et augmente le risque d'odeurs nauséabondes, rendant les systèmes de traitement des molécules volatiles malodorantes complexes et coûteux.
L'ouverture de la trappe de sortie ou de la trappe d'entrée permet de ventiler certains tambours, ce qui évite de les mettre en surpression, mais une telle ventilation n'est pas contrôlée et ne peut être mise en œuvre que pour des déchets qui ne génèrent pas de molécules volatiles malodorantes.
Dans ce contexte, la présente invention propose un procédé de ventilation d'un tambour de pré-compostage .
Plus précisément, selon un premier de ses objets, l'invention concerne un procédé de régulation de la ventilation d'un tambour de pré-compostage comprenant une trappe d'entrée et une trappe de sortie, le procédé comprenant des étapes consistant à :
- introduire des déchets dans le tambour et
- fermer la trappe d'entrée et la trappe de sortie.
Il est essentiellement caractérisé en ce qu'il comprend en outre des étapes consistant à :
- caractériser préalablement la nature des déchets introduits ,
- mesurer la température des déchets dans le tambour, - déterminer la masse totale des déchets contenus dans le tambour,
- calculer l'une au moins des valeurs parmi une quantité d'air et un débit d'air à injecter, en fonction de la température mesurée, de la masse totale des déchets déterminée, et de la nature des déchets caractérisés, par référence à un ensemble de correspondances enregistrées dans une mémoire, et
- injecter la quantité d'air calculée ou injecter de l'air selon le débit calculé à l'étape précédente dans le tambour par un ventilateur, pendant que la trappe d'entrée et la trappe de sortie sont fermées.
On peut prévoir en outre une étape consistant à :
extraire de l'air du tambour par un extracteur.
On peut prévoir que l'extracteur est relié à un réseau de canalisations dans lequel la pression est égale à une pression de consigne, de préférence sensiblement constante, le procédé comprenant des étapes consistant à :
- mesurer la pression dans le réseau de canalisations, et
- piloter le débit d'extraction de l'extracteur en fonction de l'écart entre la pression de consigne et la pression mesurée dans le réseau de canalisations.
On peut prévoir qu'au moins l'une des étapes parmi l'injection d'air et l'extraction de l'air est mise en œuvre en continu .
On peut prévoir qu'au moins l'une des étapes parmi l'injection d'air et l'extraction de l'air est mise en œuvre par cycles .
On peut prévoir que la quantité d'air injecté ou extraite en un cycle donné dépend en outre de l'une au moins des valeurs parmi la quantité d'air injecté au cycle précédent et la quantité d'air extraite au cycle précédent.
On peut prévoir une étape consistant à répartir la quantité d'air calculée entre plusieurs ventilateurs, chaque ventilateur soufflant une quantité d' air égale à une portion de la quantité d'air calculée.
On peut prévoir une étape consistant à générer un flux d'air entre le ventilateur et l'extracteur :
soit dans le sens du défilement des déchets dans le tambour,
- soit dans le sens contraire du défilement des déchets dans le tambour.
On peut prévoir que le tambour est équipé d'ouïes et d'un dispositif d'obturation sélective desdites ouïes, le précédé comprenant des étapes consistant à :
- Repérer la position angulaire desdites ouïes, et
- Asservir l'obturation sélective desdites ouïes à la position angulaire repérée.
Selon un autre de ses objets, l'invention concerne également un programme d' ordinateur comprenant des instructions de code de programme pour la mise en œuvre du procédé selon l'invention lorsque ledit programme est exécuté sur un ordinateur .
Contrairement à l'art antérieur où, typiquement la nuit, le tambour est laissé en rotation mais fermé en emprisonnant une certaine quantité d'air, grâce à l'invention, on prévoit d'injecter et extraire de l'air de manière régulée, ce qui améliore la fermentation le jour et la nuit, en évitant que le tambour ne risque de passer en mode anaérobie. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante donnée à titre d'exemple illustratif et non limitatif et faite en référence aux figures annexées dans lesquelles :
la figure 1A illustre un mode de réalisation d'un tambour selon l'invention, vue en coupe longitudinale,
la figure 1B illustre une coupe transversale selon le plan A-A du tambour de la figure 1A,
la figure 2A illustre un autre mode de réalisation d'un tambour selon l'invention, vue en coupe longitudinale,
la figure 2B illustre une coupe transversale selon le plan B-B du tambour de la figure 2A,
la figure 2C illustre une coupe transversale d'un autre mode de réalisation d'un tambour selon l'invention, et
la figure 3 illustre un mode de réalisation du procédé selon l'invention.
De manière conventionnelle, un tambour 10 comprend un corps principal 11 cylindrique, une trappe d'entrée 12, en l'espèce montée sur une goulotte d'alimentation 14, et une trappe de sortie 13.
Les déchets 19 sont introduits 100 dans le tambour 10 par la trappe d'entrée 12.
Typiquement, la trappe d'entrée 12 est sensiblement horizontale si elle est montée dans la goulotte d'alimentation 14 ou sensiblement verticale si elle est montée sur le tambour 10 ; la trappe de sortie 13 est montée sur le tambour 10 et sensiblement verticale. Après remplissage partiel du tambour 10, les déchets 19 viennent en butée contre la trappe de sortie 13, de sorte qu'à l'ouverture de la trappe de sortie 13, les déchets peuvent être extraits du tambour 10 par gravité. De préférence, la hauteur des déchets dans le tambour 10 au niveau de la trappe de sortie 13 est supérieure à la hauteur de la trappe de sortie 13, de sorte que l'ouverture de la trappe ne génère pas d'appel d'air, et que l'air éventuellement insufflé au niveau de cette extrémité grâce à des moyens de ventilation (voir le mode de réalisation illustré en figure 2 et décrit ci- après) ne puisse pas sortir par la trappe de sortie 13.
Le tambour 10 comprend également un capotage 15, monté dans la partie supérieure dudit tambour 10, c'est à dire dans la partie supérieure au plan horizontal passant par l'axe de rotation du tambour 10, et disposé vers l'extrémité de sortie, c'est à dire entre le milieu du tambour 10 et l'extrémité de sortie du tambour 10. De préférence, la forme intérieure du capotage 15 épouse la forme extérieure du tambour 10. En l'espèce le capotage possède une forme interne annulaire (figure 1B) .
Selon la présente solution, le tambour 10 comprend en outre des ouïes 16. Chaque ouïe 16 est un évidement, ou trou traversant, du corps principal 11. Les ouïes 16 sont donc solidaires en rotation du tambour 10. Elles sont disposées vers l'extrémité de sortie, de préférence selon une symétrie radiale, et en vis-à-vis de la partie annulaire du capotage 15 de sorte que la rotation du tambour 10 amène au moins une ouïe 16 sous le capotage 15 à chaque tour.
On prévoit également un ventilateur 17 permettant de mettre en œuvre une étape consistant à ventiler (ou indistinctement injecter, insuffler ou souffler) de l'air dans le tambour 10 et un extracteur 18 permettant de mettre en œuvre une étape consistant à extraire de l'air du tambour 10.
On appelle « un ventilateur » par concision. Il est clair que par « un ventilateur » on entend un ensemble d'au moins un ventilateur 17, et que par « ventilateur », on entend un dispositif de soufflage, configuré pour souffler dans le tambour
10 une composition gazeuse oxygénée, en l'espèce de l'air.
De préférence, le ventilateur 17 (buse d'injection d'air, ventilateur 17, pompe à air), est activé lorsque celui-ci n'est pas au contact des déchets, en l'espèce il est activé lorsqu'il est dans la partie supérieure du tambour 10. De préférence, la disposition radiale des ventilateurs 17 est telle qu'en fonctionnement, malgré la rotation du tambour, au moins un desdits ventilateurs est toujours hors de contact des déchets, ce qui permet une ventilation continue.
De même, on appelle « un extracteur » par concision, mais
11 est clair que par « un extracteur » on entend un ensemble d'au moins un extracteur 18, et que par « extracteur », on entend un dispositif d'extraction de gaz, configuré pour extraire une composition gazeuse, en l'espèce de l'air, depuis le tambour 10 en l'espèce vers l'atmosphère ou un dispositif de traitement d'odeurs.
Le ventilateur 17 et l'extracteur 18 permettent de générer un flux d'air au contact des déchets dans le tambour 10. Pour qu'un maximum de déchets soit au contact de ce flux d'air, il est préférable que le ventilateur 17 et l'extracteur 18 soient disposés à proximité des extrémités d'entrée et de sortie du tambour 10.
Sur les figures, le sens du flux d'air est représenté par des flèches pleines.
On peut prévoir un dispositif d'obturation sélective des ouïes, comprenant par exemple un obturateur mobile par ouïe et permettant de découvrir ou recouvrir chaque ouïe, ou un clapet intégré dans le ventilateur ou dans l'extracteur. Par défaut on prévoit que l'obturateur ou le clapet sont fermés de sorte à conserver l'étanchéité du tambour. L'obturateur ou le clapet sont ouverts lors de la ventilation ou de l'extraction. Le dispositif d'obturation sélective peut être solidaire en rotation du tambour.
Comme le tambour 10 est étanche, si l'air était insufflé ou injecté par le ventilateur 17 en continu sans extraction, il y aurait des problèmes de surpression lorsque la trappe de sortie est fermée. Pour éviter cela, on prévoit un fonctionnement contrôlé de l'aération, c'est à dire le pilotage de la ventilation, de l'extraction, ou de la ventilation et de l'extraction d'air grâce à un calculateur.
Un premier mode de réalisation d'un tambour 10 est illustré en figure 1A.
Ce mode de réalisation présente l'avantage de ne pas avoir de ventilateur ou d'extracteur qui soit solidaire en rotation du tambour 10.
Le ventilateur 17 est configuré pour injecter de l'air dans le tambour 10 par un orifice de soufflage 171. Il est immobile, c'est à dire non solidaire de la rotation du tambour 10. De préférence, il est positionné en entrée du tambour 10, en l'espèce dans la goulotte d'alimentation 14. Avantageusement, il est positionné en aval de la trappe d'entrée 12 dans le sens de défilement des déchets et de préférence proche de l'extrémité d'entrée du tambour 10 pour limiter les pertes de charges dans la goulotte d'alimentation 14.
De préférence, l'orifice de soufflage du ventilateur 17 est positionné au-dessus de la masse des déchets 19 dans le tambour 10. On peut également prévoir un extracteur 18. De préférence, l'extracteur 18 est immobile, positionné en sortie du tambour 10 et comprend au moins un orifice d'extraction 181, destiné à être au plus près de la face externe du tambour. De préférence, on prévoit une pluralité d'orifices d'extractions 181, permettant d'extraire de l'air par une pluralité d'orifices, éventuellement simultanément. Par exemple l'extracteur 18 est relié au capotage
15, ledit capotage 15 comprenant au moins un orifice d'extraction 181 (figure 1B) .
L'extracteur 18 permet de canaliser le flux d'air dans le tambour et d'éviter que les odeurs malodorantes ressortent par la goulotte d'alimentation 14 lors de l'ouverture de la trappe d' entrée 12.
L'extracteur 18 est optionnel. En particulier, en fonction des déchets, il peut ne pas y avoir besoin de traitement des gaz donc de système d'extraction. Dans ce cas, la pression générée par le ventilateur 17 peut suffire pour que l'air s'échappe à l'ouverture d'une ouïe ou de la trappe de sortie.
On prévoit en outre un dispositif d'obturation sélective des ouïes.
Selon une première variante, le dispositif d'obturation sélective des ouïes comprend un obturateur mobile 160 par ouïe
16, permettant de découvrir ou recouvrir sélectivement chaque ouïe. L'obturateur mobile 160 adopte sélectivement une position ouverte qui découvre l'ouïe 16 et une position fermée qui recouvre l'ouïe 16, de préférence de façon étanche. Le passage de la position ouverte à la position fermée est illustrée par la flèche pleine en figure 4. La forme de l'obturateur mobile est illustrée en triangle, mais elle peut adopter toute autre forme pourvue que cette forme recouvre intégralement l'ouïe 16 en position fermée. L'obturateur 160 est mobile en rotation autour d'un axe de rotation 161, en l'espèce radial à l'axe de rotation du tambour.
En fonctionnement, l'obturateur mobile 160 d'une ouïe 16 est ouvert lorsque l'ouïe 16 est en regard d'un orifice d'extraction 181 et fermé sinon.
A cet effet, on prévoit de déterminer la position angulaire de chaque ouïe. On prévoit alors que la position ouverte ou fermée de l'obturateur mobile 160 d'une ouïe donnée est asservie à la position angulaire de celle-ci, c'est à dire que l'obturateur mobile 160 est en position ouverte quand l'ouïe est dans le capotage 15 ou hors de contact des déchets 19, et en position fermée quand l'ouïe est en dehors du capotage 15 ou au contact des déchets 19.
La position ouverte ou fermée de l'obturateur mobile 160 peut être contrôlée par un dispositif d'ouverture et de fermeture automatique, mécanique ou électrique.
En l'espèce le dispositif d'ouverture et de fermeture est purement mécanique et à base de came et de suiveur de came.
On peut aussi prévoir un élément de rappel tel qu'un ressort pour ramener l'obturateur mobile 160 de la position ouverte à fermée ou réciproquement. Par exemple on prévoit un ressort de rappel monté entre un obturateur mobile 160 et le tambour 10, une came solidaire du tambour 10, et un rail solidaire du capotage 15 faisant office de suiveur de came et dont la forme déclenche l'ouverture ou la fermeture du clapet.
Selon une deuxième variante, le dispositif d'obturation sélective des ouïes comprend un clapet mobile intégré dans l'extracteur 18. Comme la position angulaire de chaque ouïe est déterminée, on peut prévoir que la position ouverte ou fermée du clapet mobile d'un extracteur 18 donné est asservie à la position angulaire d'une ouïe 16 donnée, c'est à dire que le clapet mobile d'un extracteur 18 donné est en position ouverte quand une ouïe 16 donnée est dans le capotage 15 ou hors de contact des déchets 19, et en position fermée sinon.
Entre le ventilateur 17 et l'extracteur 18, on prévoit de générer un flux d'air dans le sens de défilement des déchets dans le tambour 10. L'air est soufflé par le ventilateur 17 dans le tambour 10 dans le sens illustré par les flèches pleines sur la figure 1A.
Un deuxième mode de réalisation d'un tambour 10 est illustré en figure 2A.
Dans ce mode de réalisation, par rapport au mode de réalisation illustré en figure 1A, le ventilateur 17 est ici positionné vers la sortie du tambour 10. En l'espèce il est disposé en amont de la trappe de sortie 13 dans le sens de défilement des déchets et de préférence proche de l'extrémité de sortie du tambour 10.
Selon une première variante, figure 2C, on prévoit que le ventilateur 17 est immobile et relié au capotage 15. Chaque ouïe 16 est équipé d'un obturateur mobile 160 identique à celui décrit ci-avant et fonctionnant selon le même principe que décrit ci-dessus : l'obturateur mobile 160 est ouvert lorsque l'ouïe 16 est en regard de l'orifice de soufflage 171 et fermé sinon. De préférence, le ventilateur 17 est piloté pour ne fonctionner que lorsqu'une ouïe 16 est ouverte.
Selon une deuxième variante, figure 2B, on prévoit que le ventilateur 17 est mobile, solidaire en rotation du tambour 10. A cet effet, on prévoit un ventilateur 17 par ouïe 16. Chaque ouïe 16 est reliée à un ventilateur 17 respectif. Chaque ventilateur 17 peut être équipé d'un clapet mobile qui fonctionne comme le clapet mobile d'un extracteur 18 décrit ci- avant .
De préférence, on prévoit un automate permettant de régler le débit du ventilateur 17.
Dans cette variante, le ventilateur 17 est de préférence mis en fonctionnement uniquement lorsqu' il est en partie haute du tambour 10, c'est à dire sans contact avec la masse de déchets 19 au fond du tambour 10.
La position angulaire d'une ouïe 16 est déterminée par exemple grâce à un capteur de position, en l'espèce un capteur à induction, un capteur mécanique ou un capteur optique, interne ou externe au tambour. Par exemple, avec un capteur à induction immobile et par exemple disposé sur le capotage 15, comme la position du capteur est connue, lors de la rotation du tambour 10, le passage d'une ouïe 16 ou du ventilateur 17 modifie l'induction mesurée, on en déduit alors que l'ouïe 16 ou le ventilateur 17 se trouve en vis-à-vis du capteur. Dans le cas où plusieurs capteurs sont mis en œuvre on prévoit de préférence de les disposer selon une symétrie radiale.
On peut prévoir d'équiper le tambour 10 d'une pluralité de capteurs de position, en périphérie du tambour 10, par exemple sur le capotage 15, ce qui facilite leur alimentation en énergie .
On peut aussi prévoir qu'une grille est disposée entre un ventilateur 17 donné et l'ouïe 16 à laquelle il est relié. Le dés-encrassage d'une ouïe 16 est assurée par la mise en œuvre de son ventilateur 17. On peut prévoir en outre que celui- ci émette un jet d'air régulièrement. Avec un ventilateur 17 équipé de clapet, on peut prévoir que la pression du jet d'air émis est suffisante pour faire basculer le clapet de la position fermée à la position ouverte, l'arrêt du jet d'air ramenant le clapet en position fermée, par exemple grâce à des moyens de rappel, par exemple un ressort.
De même que précédemment, on prévoit de préférence un fonctionnement du ventilateur 17 non continu.
Quel que soit la variante du deuxième mode de réalisation, on peut prévoir un extracteur 18. L'extracteur 18 est avantageusement immobile, positionné en entrée du tambour 10 et comprend un orifice d'extraction 181. En l'espèce, l'extracteur 18 est relié à la goulotte d'alimentation 14.
L'air est soufflé par le ventilateur 17 dans le tambour 10, dans le sens illustré par la flèche pleine sur la figure 2A.
Entre le ventilateur 17 et l'extracteur 18, on prévoit de générer un flux d' air dans le sens contraire du sens de défilement des déchets dans le tambour 10.
Le soufflage en sortie de tambour 10 permet de sécher les déchets, de réduire l'humidité contenue dans ceux-ci, ce qui est particulièrement intéressant pour des déchets très humides ou pour limiter des problèmes éventuels de colmatage des déchets en aval du tambour 10.
Les déchets amenés en entrée du tambour sont humides et sèchent au long de leur temps de résidence dans le tambour. Quel que soit le mode de réalisation, les déchets en sortie du tambour sont plus secs que ceux en entrée du tambour. Cependant, dans le deuxième mode de réalisation, comme le ventilateur est disposé vers la sortie du tambour, il y a besoin de moins d'énergie de ventilation pour sécher les déchets que dans le premier mode de réalisation, le séchage est meilleur pour une même énergie de ventilation.
Dans le cas ou on prévoit un extracteur 18, il est plus simple de le disposer de sorte à ce qu' il ne soit pas solidaire en rotation du tambour.
Quel que soit le mode de réalisation, on prévoit de piloter le ventilateur 17 et de réguler l'extracteur 18 de la manière suivante .
Pilotage du ventilateur 17
Avant d'être disposés dans le tambour 10, les déchets sont typiquement préalablement entassés, par exemple en andain sur le sol ou dans une enceinte telle qu'un conteneur.
On prévoit une étape préalable 102 de caractérisation des déchets consistant à identifier la nature des déchets. Par nature, on entend indistinctement le type, la classe ou la typologie de flux de déchets.
La caractérisation peut être mise en œuvre par un opérateur ou automatiquement, à vue ou grâce à des moyens chimiques ou physiques ; par exemple, des moyens optiques (typiquement infra rouge ou rayons X) .
Pour caractériser les déchets, on peut aussi prévoir de mesurer le taux d'humidité des déchets entassés ; et de déterminer l'une au moins des valeurs parmi la masse volumique, la masse volumique apparente, la densité et la densité apparente des déchets. La valeur mesurée et la valeur déterminée forme un couple de valeurs de préférence enregistré dans une mémoire.
Mesurer le taux d'humidité peut en outre présenter l'avantage de faciliter le pilotage de l'arrosage des déchets dans le tambour.
La nature des déchets caractérisés est enregistrée dans une mémoire, par exemple comme une valeur sémantique (par exemple « déchets ménagers », « boues », etc.) ou comme un couple de valeurs numériques (en l'espèce taux d'humidité mesuré des déchets entassés et masse volumique de ceux-ci) . La nature des déchets caractérisés est utilisée comme paramètre d'un algorithme de régulation de la ventilation.
On peut prévoir que les déchets sont répartis préalablement par nature, de sorte que chaque entassement comprenne un seul type de déchets, par exemple un entassement de déchets ménagers, un entassement de boues, un entassement de cartons et papiers, etc. Alternativement, on peut prévoir que les déchets sont répartis préalablement par lots, chaque lot comprenant des déchets hétérogènes, chaque lot étant caractérisé, plusieurs lots pouvant être identiques.
De préférence, les déchets entassées sont homogènes en moyenne dans le temps. L'étape de caractérisation peut avantageusement être mise en œuvre uniquement à l'initialisation du procédé ou de façon espacée dans le temps, par exemple une fois par an.
Les déchets sont prélevés grâce à un dispositif de prélèvement, par exemple une pelle ou un grappin. Le volume prélevé définit un volume unitaire, connu, par exemple par étalonnage préalable. Comme le volume de déchets prélevés par le grappin est connu et constant, et que la masse d'un volume de déchets prélevés par le grappin est connu et constant, on peut calculer la masse volumique apparente des déchets, de préférence lors d'une phase d'initialisation.
On peut également calculer la densité apparente des déchets par le rapport entre leur masse volumique et une masse volumique d'un corps pris comme référence, en l'espèce l'eau.
Les déchets prélevés sont déversés dans la goulotte d'alimentation 14, puis la trappe d'entrée 12 est refermée.
On propose d'injecter de l'air dans le tambour 10 de façon contrôlée .
Si trop d'air est injecté, alors en sortie du tambour 10 soit l'air est relâché dans l'atmosphère et peut générer des odeurs indésirables plus importantes, soit l'air est traité par un dispositif de traitement d'odeurs d'autant plus important ou consommateur d'énergie que le volume d'air à traiter est important .
En outre, l'injection d'air fait baisser la température des déchets 19 dans le tambour, ce qui perturbe la fermentation aérobie. Par ailleurs, si on n'injecte pas suffisamment d'air, l'oxygène présent peut être en quantité insuffisante pour garantir une fermentation aérobie de qualité.
On propose donc ici une solution à cette double contrainte, visant à optimiser la quantité d'air injectée, notamment lorsque la trappe d'entrée 12 et la trappe de sortie 13 sont fermées dans une étape de fermeture 101.
A cet effet, on prévoit de mesurer 103 la température des déchets dans le tambour 10 par un capteur de température. De préférence, la température est mesurée en continu. En effet, au cours de la fermentation, la température des déchets évolue. A la température des déchets 19 correspond un stade d'avancement de la fermentation.
On peut prévoir au préalable d'enregistrer dans une mémoire accessible à un calculateur, une correspondance entre une température et le stade d'avancement de la fermentation, par exemple sous forme de table de données numériques ou de graphique. De préférence, on prévoit que la table est spécifique au moins aux déchets caractérisés. On peut prévoir un ensemble de tables, chaque table étant spécifique d'une caractérisation de déchets donnée. Une table peut être également spécifique à l'un au moins des paramètres parmi la masse de déchets (masse totale dans le tambour, masse des déchets par unité de volume dans le tambour ou masse d'un volume unitaire), la masse volumique des déchets caractérisés.
La ou les tables sont enregistrées dans une mémoire, par exemple dans une base de données.
On prévoit de déterminer 104 la masse totale des déchets dans le tambour. La valeur déterminée est de préférence enregistrée dans une mémoire. Par exemple la masse totale de déchets comprise dans le tambour 10 est déterminée par pesée de chaque volume unitaire ou par pesée d'un volume unitaire multiplié par le nombre de volumes unitaires prélevés par le grappin .
On prévoit également, pour une nature de déchets caractérisés, un ensemble de correspondances entre une quantité ou un débit d'air à injecter, une masse de déchets et une température de déchets. L'ensemble de correspondances se présente par exemple sous forme de tables dans une base de données, de graphique, ou sous forme d'algorithme.
Comme la température des déchets est mesurée et que la masse de déchets est connue, on peut alors calculer 105 la quantité d'air ou le débit d'air à injecter, par référence à l'ensemble de correspondances pour les déchets caractérisés.
La quantité d'air ainsi calculée est injectée 106 dans le tambour 10 par le ventilateur 17. De préférence, on prévoit dans les tables que la quantité d' air insufflée en début de fermentation (temps de résidence faible) est plus importante qu'en fin de fermentation (temps de résidence long) . Le débit d'air injecté peut dépendre de la caractérisation des déchets ou du volume des déchets dans le tambour.
De préférence, la masse de déchets dans le tambour est sensiblement constante dans le temps.
On notera que l'air injecté n'a pas pour objectif de sécher les déchets mais permet d'optimiser la dégradation aérobie des déchets, dont les besoins en oxygène sont traduits par la dépendance à la température.
En cas de pluralité de ventilateurs, on peut prévoir de répartir 111 la quantité d'air calculée entre les ventilateurs 17, typiquement chaque ventilateur 17 soufflant une quantité d'air égale à la quantité d'air calculée divisée par le nombre de ventilateurs.
Le calcul de la quantité d'air à injecter et le pilotage du ventilateur 17 est mis en œuvre par exemple par un calculateur, la mémoire comprenant la base de données est reliée audit calculateur. Ladite mémoire peut être à distance du calculateur et communiquer avec celui-ci par voie filaire ou sans fil.
Le volume interne du tambour ou le taux de remplissage du tambour sont avantageusement connus et leur valeur enregistrée dans une mémoire accessible au calculateur.
Grâce à l'invention, si deux déchets de nature identique présentent une masse volumique différente, par exemple parce qu'ils ont deux taux d'humidité différents, la quantité d'air insufflée est différente.
De même, grâce à l'invention, la quantité d'air insufflée peut varier en fonction de l'état de dégradation des déchets dans le tambour, cette dégradation étant notamment fonction de la température à l'intérieur du tube, de l'humidité et de la nature des déchets.
Régulation de l'extracteur 18
On prévoit une étape 107 consistant à extraire de l'air du tambour 10 par un extracteur 18.
On peut prévoir plusieurs modes de régulation de l'extracteur 18. Le débit d'air extrait peut dépendre de la caractérisation des déchets ou du volume des déchets dans le tambour .
Dans un mode de réalisation, l'extracteur 18 est configuré pour rejeter l'air extrait du tambour 10 dans l'atmosphère.
Dans un mode de réalisation, l'extracteur 18 est relié à un réseau de canalisations, typiquement d'un système de traitement d'odeurs. Le réseau de canalisations est configuré pour que la pression, en l'espèce une pression négative, soit sensiblement constante et égale à une pression de consigne.
Le débit d'extraction de l'extracteur 18 peut être piloté 109 en fonction de l'écart entre la pression de consigne et la pression mesurée 108 dans le réseau de canalisations.
La quantité d'air extraite du tambour 10 par l'extracteur 18 peut être égale à la quantité d'air insufflée calculée.
On peut prévoir une étape 110 consistant à piloter l'extracteur 18 en fonction du débit du ventilateur 17.
On peut prévoir que l'injection et l'extraction de l'air sont faites en continu.
On peut prévoir que l'injection et l'extraction de l'air sont faites de façon discontinue.
L'extracteur 18 peut fonctionner de manière synchrone avec le ventilateur 17. L'extraction créé un appel d'air dans le tambour qui assure une bonne répartition de la ventilation dans celui-ci .
L'extracteur 18 peut fonctionner de manière déphasée avec le ventilateur 17. Par exemple la durée de fonctionnement de l'extracteur 18 et celle du ventilateur 17 sont les mêmes mais décalées dans le temps. Quand l'extraction est mise en œuvre avant la ventilation, un appel d'air est créé qui assure une bonne répartition de la ventilation dans le tambour. Quand la ventilation est mise en œuvre avant l'extraction, cela génère une surpression qui permet une meilleure extraction des gaz malodorants . L'extracteur 18 peut fonctionner de manière asynchrone avec le ventilateur 17, c'est à dire avec des durées de fonctionnement de l'extracteur 18 et du ventilateur 17 différentes et décalées dans le temps.
Le choix du mode de fonctionnement synchrone, asynchrone ou déphasé du ventilateur 17 et de l'extracteur 18 peut dépendre du débit d'extraction et du débit d'injection d'air ou encore du type de déchets.
Quel que soit le mode de fonctionnement synchrone, asynchrone ou déphasé du ventilateur 17 et de l'extracteur 18, la quantité d'air injecté par le ventilateur 17 est calculée et le débit d'air injecté peut être choisi, par exemple en fonction des dimensions du tambour 10, de la nature des déchets ou du temps de résidence. La quantité d'air extraite et le débit d'air extrait par l'extracteur 18 peuvent être choisis, par exemple également en fonction des dimensions du tambour 10, de la nature des déchets ou du temps de résidence, ainsi que de la quantité d'air injecté calculée ou du débit d'air injecté.
Avec une pression de consigne (négative) suffisante, l'extracteur 18 peut palier à une étanchéité non parfaite de la trappe d'entrée 12 ou les orifices d'extractions (ouïe 16s ou trappe de sortie 13) .
On peut prévoir que l'injection d'air ou l'extraction de l'air est mise en œuvre par cycles. La durée de chaque cycle n'est pas nécessairement identique. On peut prévoir que la quantité d'air injecté ou extraite en un cycle donné dépend en outre de l'une au moins des valeurs parmi la quantité d'air injecté au cycle précédent et la quantité d'air extraite au cycle précédent. La présente solution améliore la fermentation aérobie des déchets dans le tambour 10 en optimisant la quantité d'air dans celui-ci. Cette amélioration est valable non seulement le jour mais encore plus la nuit en évitant que le tambour 10 passe en mode anaérobie. En outre, l'extracteur 18 permet de canaliser le flux gazeux pour le traiter ensuite en sortie du tambour 10 plus facilement .
Glossaire
tambour 10
corps principal 11
trappe d'entrée 12
trappe de sortie 13
goulotte d'alimentation 14
capotage 15
ouïes 16
ventilateur 17
extracteur 18
déchets 19

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de régulation de la ventilation d'un tambour (10) de pré-compostage comprenant une trappe d'entrée (12) et une trappe de sortie (13), le procédé comprenant des étapes consistant à :
- introduire (100) des déchets dans le tambour (10),
- fermer (101) la trappe d'entrée (12) et la trappe de sortie (13) ;
caractérisé en ce qu'il comprend en outre des étapes consistant à :
- caractériser (102) préalablement la nature des déchets introduits ,
- mesurer (103) la température des déchets dans le tambour,
- déterminer (104) la masse totale des déchets (19) contenus dans le tambour,
- calculer (105) l'une au moins des valeurs parmi une quantité d'air et un débit d'air à injecter, en fonction de la température mesurée, de la masse totale des déchets déterminée, et de la nature des déchets caractérisés, par référence à un ensemble de correspondances enregistrées dans une mémoire, et
- injecter (106) la quantité d'air calculée ou injecter de l'air selon le débit calculé à l'étape (105) précédente dans le tambour (10) par un ventilateur (17), pendant que la trappe d'entrée (12) et la trappe de sortie (13) sont fermées .
2. Procédé selon la revendication 1, comprenant en outre une étape consistant à :
- (107) extraire de l'air du tambour (10) par un extracteur (18) .
3. Procédé selon la revendication 2, dans lequel l'extracteur (18) est relié à un réseau de canalisations dans lequel la pression est égale à une pression de consigne, de préférence sensiblement constante, le procédé comprenant des étapes consistant à :
- mesurer (108) la pression dans le réseau de canalisations, et
- piloter (109) le débit d'extraction de l'extracteur (18) en fonction de l'écart entre la pression de consigne et la pression mesurée dans le réseau de canalisations.
4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 2 à 3, dans lequel au moins l'une des étapes parmi l'injection d'air (106) et l'extraction (107) de l'air est mise en œuvre en continu .
5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 2 à 3, dans lequel au moins l'une des étapes parmi l'injection d'air (106) et l'extraction (107) de l'air est mise en œuvre par cycles .
6. Procédé selon la revendication 5, dans lequel la quantité d'air injecté ou extraite en un cycle donné dépend en outre de l'une au moins des valeurs parmi la quantité d'air injecté au cycle précédent et la quantité d'air extraite au cycle précédent.
7. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant une étape (111) consistant à répartir la quantité d'air calculée entre plusieurs ventilateurs (17), chaque ventilateur (17) soufflant une quantité d'air égale à une portion de la quantité d'air calculée.
8. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant une étape (112) consistant à générer un flux d'air entre le ventilateur (17) et l'extracteur (18) : soit dans le sens du défilement des déchets dans le tambour (10),
- soit dans le sens contraire du défilement des déchets dans le tambour (10) .
9. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le tambour (10) est équipé d'ouïes et d'un dispositif d'obturation sélective desdites ouïes, le précédé comprenant des étapes consistant à :
- Repérer la position angulaire desdites ouïes, et
- Asservir l'obturation sélective desdites ouïes à la position angulaire repérée.
10. Programme d'ordinateur comprenant des instructions de code de programme pour la mise en œuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, lorsque ledit programme est exécuté sur un ordinateur.
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