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CA 02919742 2016-02-03
Titre de l'invention
Centre de compostage et de bioséchage et méthode de valorisation de résidus
organiques
par compostage.
Domaine de l'invention
[0001] La présente invention concerne essentiellement un procédé de
valorisation de
résidus organique par compostage. Plus précisément, la présente invention
concerne un
centre de compostage et de bioséchage et une méthode valorisation de résidus
organique
par compostage dans un centre de compostage et de bioséchage.
Historique de l'invention
[0002] La prise de conscience progressive des problématiques environnementales
a
propulsé la gestion des déchets au sommet des préoccupations. Compte tenu de
l'accroissement des zones urbaines et de la quantité de déchets, la stratégie
de gestion de
ces derniers face aux contraintes écologiques environnementales devient un
enjeu capital.
[0003] Les déchets organiques comptent pour plus de la moitié des déchets
générés par
les citoyens. La valorisation de cette importante quantité de résidus est
devenue
essentielle et le compostage est actuellement le moyen de valorisation le plus
utilisé.
[0004] Le compostage nécessite un rapport carbone/azote adéquat, une aération
suffisante et régulière, et un taux d'humidité proche de 60% en poids. Dans
les procédés
de compostage conventionnels, la matière reçue est mélangée avec un
structurant et mise
en traitement. La matière est ensuite tamisée pour retirer les contaminants.
[0005] Dans les procédés de compostage industriels plus évolués, le compostage
se
déroule d'abord dans une aire de traitement intensif et ensuite dans une aire
de
maturation. La phase de compostage intensif se déroule avec une aération
importante et
des retournements de la matière réguliers. La réorganisation régulière de la
matière, son
oxygénation et l'évacuation de la chaleur permettent d'accélérer drastiquement
la réaction
de transformation de la matière organique. Après un certain temps, le besoin
en aération
diminue et on entre dans la phase de maturation. La matière est alors déplacée
vers une
aire de maturation.
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[0006] Dans les procédés conventionnels, il existe une problématique avec les
résidus
plus humides comme les biosolides ou les résidus alimentaires. La quantité de
structurant
nécessaire est parfois très importante, car pour le bon déroulement du
processus de
compostage, le taux d'humidité doit être abaissé à 60%. Les structurants
provenant de
l'extérieur ont eux même un taux d'humidité assez élevé.
[0007] Les étapes du procédé industriel conventionnel sont décrites ci-dessous
et
représentées à la figure 1. La matière à composter est mélangée à un
structurant afin
d'obtenir un ratio C/N entre 20 et 35 et un taux d'humidité de 50% à 65%. Les
matières
sont ensuite déplacées dans une aire de traitement intensif où la matière est
bien aérée et
agitée régulièrement. Lorsque la réaction diminue en intensité, elle est
dirigée vers une
aire de maturation non ventilée. Après cette période de maturation, la matière
est tamisée
pour extraire les contaminants du compost.
Résumé de l'invention
[0008] Selon un aspect de la présente invention, la méthode permet au moins de
mitiger
les faiblesses associées au procédé industriel conventionnel de compostage.
[0009] Selon un aspect de la présente invention, il est généralement possible
de diminuer
la quantité de structurant qui s'ajoute aux intrants à traiter en utilisant un
structurant issu
du procédé et séché avec la chaleur du procédé.
[0010] Selon un autre aspect de la présente invention, il est généralement
possible de
régulariser le flux de matière à introduire dans les équipements de compostage
de façon à
de diminuer la taille ou le nombre d'équipements dispendieux.
[0011] Selon un aspect supplémentaire de la présente invention, il est
généralement
possible d'optimiser la vitesse de décomposition en soufflant de l'air chaud
et en
préchauffant les résidus.
[0012] Selon un autre aspect de la présente invention, il est généralement
possible
d'améliorer l'utilisation de la zone de traitement intensif en préchauffant
les résidus. Les
matières introduites ont préférablement déjà une température élevée et les
micros
organismes auront préférablement déjà commencé à se multiplier.
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[0013] Selon un aspect de la présente invention, il est généralement possible
d'optimiser
l'espace et possiblement de mitiger les coûts associés à la phase de
maturation.
[0014] Selon un aspect de la présente invention, il est généralement possible
de
récupérer la fraction carbonée par la combinaison d'un tamisage fin et
grossier :
a. Ainsi, le tamisage fin permet généralement de réduire la quantité de
morceaux de bois non suffisamment décomposés qui est envoyé en
maturation ;
b. Le tamisage fin vise aussi la diminution de la quantité de matière
carbonée qui est importer de l'extérieur ;
c. Le tamisage fin vise également la diminution de la quantité de rejets ;
d. Le tamisage fin vise également l'augmentation du taux de récupération de
la matière organique. Ainsi, les morceaux plus longs à décomposer seront
maintenus dans la boucle jusqu'à ce qu'ils atteignent préférablement une
dégradation suffisante pour aller en maturation.
[0015] L'invention propose un procédé de valorisation des déchets organiques
qui
combine un procédé de bioséchage et un procédé de compostage. Ce procédé
permet
généralement de composter des résidus ayant une forte teneur en humidité avec
une
quantité réduite d'agents structurants provenant de l'extérieur en comparaison
avec les
procédés conventionnels.
[0016] Selon une incarnation de l'invention, le procédé comporte
préférablement une
phase de traitement intensif avec aération et retournement régulier, une phase
de
maturation primaire ventilée non retournée et une phase de maturation finale
sans
aération et sans retournement.
[0017] Le tamisage a généralement lieu avant la maturation et est effectué de
façon à
obtenir différentes fractions, préférablement une fraction grossière, une
fraction fine et
une fraction contenant les déchets. La fraction fine est dirigée ou envoyée
vers la
maturation et la fraction grossière est dirigée ou envoyée dans une zone de
séchage pour
être recirculée et/ou mélangée avec des intrants plus humides.
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[0018] Selon une incarnation préférée de l'invention la chaleur utilisée
provient
préférablement d'un échangeur qui prélève la chaleur contenue dans l'air chaud
extrait des
phases de traitement intensif et de maturation. Cette chaleur peut également
être utilisée
pour assécher des résidus pour les envoyer en stockage en vue de les composter
ultérieurement.
[0019] Les caractéristiques de la présente invention qui sont considérées
comme
nouvelles et inventives seront décrites avec plus de détails dans les
revendications
présentées ci-après.
Description des dessins
[0020] Les avantages, objectifs et caractéristiques de la présente invention
seront plus
facilement observables en se référant à la description détaillée suivante qui
sera faite à
l'aide des figures dans lesquelles :
[0021] La Figure 1 est un diagramme d'un procédé de compostage industriel
conventionnel (art antérieur).
[0022] La Figure 2 est un diagramme du procédé de compostage avec bioséchage.
[0023] La Figure 3 est un dessin de l'installation et des différentes zones à
travers
lesquelles la matière chemine tout au long du procédé.
[0024] Les Figures 4 et 5 sont des vues du système permettant de visualiser
les
différentes composantes du système de ventilation et de tamisage.
Description détaillée de l'incarnation préférée
[0025] Un nouveau procédé hybride de compostage et bioséchage est présentement
décrit
ci-après. Même si l'invention sera décrite en prenant pour exemple une ou
plusieurs
incarnations préférées, il est important de comprendre que ces incarnations
préférées sont
utilisées afin d'illustrer l'invention et non afin d'en limiter la portée.
[0026] Selon une incarnation préférée de l'invention, le procédé prend place
dans un
centre de compostage comprenant préférablement 10 zones distinctes
représentées à la
figure #3. Selon l'incarnation préférée, les matières reçues sont généralement
déchargées
sur la dalle centrale #1. L'opérateur retire ensuite les éléments non
compostables et les
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dépose dans la case des déchets #8. Le bois est également retiré et
préférablement
déplacé vers l'extérieur #20 du centre de compostage. La case #2 peut être
utilisée pour
entreposer temporairement les intrants ou comme zone de séchage ou
préchauffage avant
le chargement. Les résidus trop humides (généralement >60% d'eau) sont chargés
avec
une quantité de matière sèche (zone #4) permettant d'obtenir un taux
d'humidité moyen
de 55 à 60%. Si la granulométrie du mélange est faible, il est recommandé de
fonctionner
avec un taux d'humidité de l'ordre de 50%. Les matières sèches sont chargées
sur les
conduits de ventilation et les matières humides sur les matières sèches afin
d'éviter
d'exposer les conduits de distribution #13 à des matières trop humides.
Typiquement, le
chargement se fait par la porte #10.
[0027] A l'intérieur de la zone de traitement intensif se trouve un mélangeur
adapté pour
mélanger et faire progresser la matière de l'entrée vers la sortie. Les
conduits de
distribution #13 permettent d'oxygéner la matière. L'air soufflé est de l'air
chaud >40
degC provenant de l'extérieur #18 et réchauffés par l'échangeur de chaleur
#19. Au cours
de son passage dans la zone de traitement intensif, la matière peut être
humidifiée à
nouveau. Un taux d'humidité généralement compris entre 45 et 55% est proposé.
La
quantité d'air soufflé par les conduits de distribution #13 est ajustée de
façon à apporter
une oxygénation maximale sans toutefois causer une baisse de température sous
les
50degC. Après environ 10 à 15 jours, la matière sort de la zone de traitement
intensif #5
par le convoyeur de déchargement 414 et est dirigée vers un tamiseur 14 15 à
deux
grosseurs de maille afin de généralement récupérer une fraction fine #6 et une
fraction
grossière #7. La fraction fine #6 (typiquement < 1/4") est dirigée vers la
zone de
maturation primaire ventilée #9 et la fraction grossière #7 (1/4" à 1.5") est
dirigée ou
déplacée vers la zone de séchage #2 ou #3 ou encore dirigée ou déplacée vers
la zone de
matières sèches #4 si elle est suffisamment sèche. (20 - 30% d'humidité).
[0028] Les conduits de ventilation en maturation #16 doivent préférablement
être
recouverts de matières sèches. Ces conduits de ventilation #16 aspirent l'air
sous la
matière chaude en maturation. L'aspiration doit être limitée afin de ne pas
causer de chute
de température en bas de 40 degC. Cet air chaud, ainsi que celui aspiré dans
la zone de
traitement intensif #5 se dirigent vers l'échangeur de chaleur #17 et le
biofiltre non
représenté.
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[0029] Selon le flux de matière, les grosseurs de maille du tamiseur #15
peuvent être
changées pour varier la quantité de matière qui est recirculée.
Lorsque la zone de maturation primaire #9 est pleine, la matière la plus âgée
(environ 30-
40 jours) contenue dans cette zone est dirigée vers la zone de maturation
finale. La
matière contenue dans la zone de maturation finale #10 la plus âgée (environ
45-60 jours)
est alors déplacée à l'extérieur #21, car elle aura atteint la maturité. Lors
des périodes de
pointes, il est possible d'utiliser la zone #3 pour la maturation primaire et
la zone #4 pour
la maturation finale.
Méthode 2
[0030] Selon une incarnation de la présente invention, dans cette méthode, les
intrants
peuvent généralement être déposés dans l'espace de séchage #3 dès leur
réception. Cette
méthode est principalement utilisée pour les matières déjà moins humides et
lorsque le
flux de matière est plus important que ce que peut accepter la zone de
traitement intensif
#5. Lorsque les matières sont suffisamment sèches (typiquement <25%
d'humidité) elles
sont dirigées ou déplacées vers la zone #4. Ces matières pourront être
chargées lorsqu'il y
aura une diminution du flux de matière entrante.
Arrosage
[0031] Tout au long du procédé il est possible d'arroser les matières en
compostage afin
maintenir un taux d'humidité variant entre 45 et 55%. Dans la zone de
traitement intensif
#5, des gicleurs sont préférablement disposés en plusieurs points au plafond.
Dans les
espaces de maturations #9 et #10, l'arrosage se fait, manuellement avec un
boyau
d'arrosage. Une personne versée dans l'art comprendra que n'importe quel autre
type
d'arrosage connu dans l'art pourrait être utilisé afin de maintenir le taux
d'humidité.
Ventilation et séchage
[0032] Dans une incarnation préférée de la présente divulgation, le système de
ventilation
situé à l'intérieur de cette installation peut permettre d'utiliser la chaleur
dégagée par la
réaction de transformation de la matière organique afin d'optimiser le
processus. Cette
chaleur peut généralement être utilisée pour assécher et/ou échauffer les
intrants et ainsi
tenter d'éviter de ralentir la réaction en refroidissant les matières. La
figure #6 représente
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un schéma de la ventilation typique. Les conduits sous les matières en
traitement intensif
#5 et dans l'espace de séchage #4 insufflent de l'air chaud à travers la masse
ayant une
température variant typiquement entre 40 et 50 degC.
[0033] Cet air prouvant provenir de l'extérieur #18 aura été réchauffé par
l'air chaud
extrait dans la zone de traitement intensif #5 et possiblement de l'air aspiré
dans la zone
de maturation #9.
[0034] Bien qu'elle ait été décrite à l'aide d'une ou plusieurs incarnations
préférées, il
faut bien comprendre que la présente invention peut être utilisée, employée
et/ou incarnée
dans une multitude d'autres formes. Ainsi, les revendications qui suivent
doivent être
interprétées de façon à inclure ces différentes formes tout en restant à
l'extérieur des
limites fixées par l'art antérieur.
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1. Dalle de réception centrale
2. Séchage, préchauffage
3. Séchage
4. Matière sèche et structurant
5. Traitement intensif
6. Fraction fine
7. Fraction grossière
8. Déchets
9. Maturation primaire ventilée
10. Maturation finale non ventilée
11. Conduit de distribution d'air pour le séchage
12. Introduction des matières pour le traitement intensif
13. Conduit de distribution d'air pour le traitement intensif
14. Sortie du traitement intensif
15. Tamiseur à deux grosseurs de maille
16. Conduit de distribution d'air pour la maturation
17. Échangeur de chaleur
18. Entrée d'air frais extérieur
19. Sortie d'air vers un biofiltre
20. Bois
21. Compost mature
