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PROCEDE ET DISPOSITIF'POUR LA PRODUCTION DE GAZ METHANE DANS LES INSTAL
LATIONS SEPTIQUES, RURALES EN PARTICULIER,
Il est connu que par décomposition, c'est-à-dire par fermenta- tion de toutes sortes de matières organiques d'origine végétale ou animale, en particulier de déchets, matières fécales etc.. dans des fosses septiques, on peut produire un gaz combustible connu sous le nom de gaz des marais qui est composé aux deux tiers de méthane (CH4). La boue putride complètement fermentée constitue un engrais de grande valeur.
La présente invention a pour objet un procédé et des disposi- tifs appropriés à ce but.
Un inconvénient principal des procédés utilisés jusqu'ici, qui a été l'obstacle essentiel à leur introduction dans l'économie rurale en vue du traitement économique du purin., des excréments, des déchets végétaux et détritus analogues, réside dans la formation dans les'fosses septiques d'une couche flottante, qui est constituée par les matières qui doivent subir la fermentation et qui gène fortement la fermentation et la formation de gaz.
Cet inconvénient se fait surtout sentir lorsque, pour en améliorer le rende- ment économique, on veut envoyer dans les fosses un pourcentage relativement fort de matières solides, tels que de la paille et d'autres déchets végé- taux.
Le procédé objet de l'invention permet de combattre la forma- tion de telles couches flottantes et rend en même temps possible dans de meilleures conditions l'introduction, le réchauffage et la vidange du conte- nu des fosses septiques.
En soi il est immédiat que l'on peut combattre la formation de couches flottantes par des moyens de brassage tels que des appareils mécani- ques de construction appropriée, ou par des appareils produisant un jet de
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lavage, fixe ou rotatifs Mais l'action des dispositifs connus est généra- lement limitée dans son efficacité ou dans son étendue lorsque la couche flottante est épaisse et compacte, de sorte qu'il n'a pas été possible jus- qu'à présent d'assurer la destruction de l'ensemble de la couche flottante.
La présente invention permet d'assurer en toutes circonstan- ces une destruction complète de la couche flottante solide. Elle est fondée sur cette considération que la couche se forme par l'agglomération de.parti- cules solides qui montent dans la cuve. Il s'ensuit que la compacité de la couche augmente de bas en haut. Il est par conséquent plus difficile de désagréger la couche par le haut que par le bas. En application de cette remarque et suivant l'invention, on désagrège la couche flottante par des- sous en utilisant un jet ou courant de lavage rotatif. Pendant ce temps on déplace progressivement le jet vers le haut., ce qui assure la désagrégation complète de la couche flottante.
L'invention a également pour objet des appareils et installa- tions en vue de la mise en oeuvre du procédé ci-dessus;=. On utilise de pré- férence des injecteurs qui peuvent monter et descendre à l'intérieur de la fosse septique et en même temps tourner et osciller autour d'un axe vertical et que l'on alimente en liquide sous pression assez forte pour que le liqui- de sorte sous la forme du jet radial désirée
Les appareils ob jet de l'invention sont construits de manière à pouvoir remplir, en plus de la fonction indiquée, d'autres fonctions qu'im- pose l'exécution d'un tel procédé. En particulier, on peut les utiliser pour introduire dans l'espace septique de nouvelles charges de matière à décomposer,cet espace étant réparti en plusieurs cuves distinctes.
Suivant une autre caractéristique de l'invention, on réintroduit de manière appro- priée dans le cycle de fermentation le liquide qui a été déplacé., afin d'éviter de perdre son énergie thermique et sa teneur en bactéries productri- ces de méthane. De manière générale, le processus de fermentation exige une certaine température minima qui est, par exemple, d'environ 30 C et qui doit être maintenue aussi soigneusement que possible. Suivant l'inven- tion, on prévoit donc aussi un bon isolement calorifique des fosses septi- ques. Certaines pertes de chaleur restent cependant inévitables et doivent être compensées par chauffage.
Conformément à l'invention, on effectue ce chauffage de préférence en faisant passer le liquide qui sert à produire le jet de lavage, par exemple le liquide provenant de fosses septiques., par un dispositif de chauffage approprié avant de le renvoyer sous forme de jet de lavage dans la fosse septique. Il est enfin possible d'utiliser les in- jecteurs rotatifs, qui suivant l'invention peuvent être relevés ou abaissés et qui servent à produire les jets de lavage,non seulement pour introduire de la matière fraîche, mais encore pour évacuer la matière décomposée.
En- fin, l'invention prévoit la possibilité d'utiliser une installation centrale unique de pompage avec dispositif approprié de robinets de distribution pour effectuer toutes les opérations décrites et nécessaires à la conduite de l'installation, à savoir l'introduction de matière fraîche, la production du jet de lavage conforme à l'invention, la circulation du contenu septique à travers un dispositif de chauffage et l'évacuation des matières décomposées.
L'invention avec d'autres caractériques est décrite dans ce qui suit d'après les exemples d'exécution représentés aux dessins annexés, dans lesquels : la figure 1 est une représentation schématique d'une installa- tion suivant l'invention; la figure 2 montre par un dessin schématique de détail une forme d'exécution particulière de l'injecteur et un circuit de liquide sep- tique convenant à l'introduction de nouvelles matières.
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Conformément à la figure ls l'espace septique est réparti en quatre cuves ou fosses cylindriques I, II, III et IV. En plus d'autres avan- tages, on obtient de ce fait que l'on peut maintenir le diamètre des diverses fosses aussi petit que l'exige Inaction'efficace du jet de lavage, qui sera décrit plue loin, depuis le milieu jusqu'à la périphérie de chacune des fos- ses. Les parois de ces fosses sont isolées de la chaleur. Dans chaque fos- se septique est disposé un injecteur de lavage d qui produit le jet destiné à désagréger et à détruire la couche flottante.
Pour cela, il est nécessai- re que l'injecteur puisse tourner, et monter et descendre verticalement, afin que l'on puisse avec une rotation constante l'approcher par dessous de la couche flottante et le relever au fur et à mesure de la dispersion de celle-ci. Les moyens utilisés dans ce but peuvent être de diverses formes.
On peut par exemple monter, dans ce but et de manière appropriée à l'inté- rieur des fosses septiques une pompe, dont le débouché produit le jet de la- vage et qui pour cela aspire du liquide d'une partie quelconque, de préfé- rence d'une partie profonde de la fosse. La rotation de la pompe peut ré- sulter de la réaction de son jet ou être assurée par une commande extérieu- re, et en même temps la pompe peut être déplacée verticalement.
Dans l'exemple d'exécution représenté sur le dessine on aspire le liquide septique dans la partie moyenne ou dans la partie inférieure des fosses septiques, à l'aide d'une pompe centrale P assurant le service de l'ensemble de l'installation!! par une des conduites b et on le refoule par une conduite a dans un tube fixe, qui pénètre par le bas et au centre dans la fosse septique et s'élève par exemple jusqu'à environ la moitié de la fos- se septique et sur lequel s'engage télescopiquement l'injecteur de lavage déplaçable vers le haut-et vers le bas et en même temps rotatif.
La figure 2 montre une construction appropriée d'un tel injec- teur de lavage. L'injecteur de lavage a un orifice de sortie en forme de buse, qui envoie le jet de lavage radialement* ou hélicoldalement contre la paroi de la fosse septique. L'injecteur présente en outre un autre grand orifice, qui est fermé automatiquement par un clapet de retenue d2, lorsque l'injecteur émet le jet de lavageo Par contre:, lorsque suivant une autre caractéristique de l'invention, on utilise l'injecteur de lavage comme as- pirateur pour l'évacuation de la boue, le clapet d2, s'ouvre automatiquement et découvre un orifice d'aspiration de section suffisanteo
Les mouvements de montée et de descente de l'injecteur d sont produits par un arbre 1, qui peut en même temps commander la rotation de l'injecteur.
L'étanchéité du point de passage de 1'arbre i dans le dôme à gaz X est assurée par un presse-étoupe i1. La rotation de l'injecteur peut également être produite automatiquement par réaction, si au lieu de faire sortir le jet radialements on le défléchit légèrement. Les mouvements de montée et de descente de l'injecteur de lavage peuvent être déterminés par des dispositifs appropriés, par exemple)! par un dispositif de levée à vis et écrou ou par un palan depuis le dessus de la fosse)! la rotation ayant lieu simultanément.
Lorsque la couché flottante n'est pas très épaisse, les disposi- tifs suivant l'invention sont également capables de disperser la couche à partir de son centre et même à partir de son centre et même à partir du des- sus.
Une tête d'injection et d'aspiration similaire d1 peut également être montée contre le fond de la fosse (Fig. 2). Il convient d'assurer sa rotation par réactiono Cette rotation assure lors du refoulements par exem- ple de boue fraîche, une répartition uniforme de celle-ci dans la section de la fosse septique. On peut également, en vue de l'aspirations construire cette tête de refoulement et d'aspiration sans clapet de retenue. On peut
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utiliser le jet rotatif de cette tête pour brasser la boue de fond et l'éva- cuer aussitôt par pompage.
Il en résulte aussi dès simplifications constrûc- tives, car la possibilité de brasser la boue de fond permet de ne donner au fond de la fosse septique qu'une inclinaison faible comparativement à celle des fonds en entonnoirs profonds qui étaient nécessaires jusqu'à présento
Suivant l'invention,les dispositifs décrits offrent en même temps la possibilité de faire circuler le contenu septique et à-cette occa- sion de le chauffer à des températures optima de fermentation ou de le main- tenir à ces températures et plus tard d'évacuer la boue décomposée pour produire de l'humus.
Dans ce but, le circuit de chauffage h formant un cir- cuit spécial est branché sur la batterie de distribution et l'on peut faire passer du liquide décomposé, soutiré par exemple par une conduite b, dans un serpentin de chauffage H noyé dans une chaudière à eau B, ou entouré im- médiatement par un courant de gaz chaud ou chauffé de quelque autre façon.
Le liquide réchauffé est renvoyé par la pompe P dans la fosse septique et refoulé sous pression dans l'injecteur d.
L'installation décrite peut être enfin utilisée également pour l'alimentation de la fosse septique en matière franche. La matière nouvel- lement introduite peut servir comme jet de lavageo Suivant une caractéris- tique particulière de l'invention, on utilise, pour l'introduction de matiè- re fraîche, du liquide septique déplacé des fosses par l'introduction de la matière fraîche,ou prélevé sur celles-ci et conduit indirectement ou directement dans des cuves de mélange, dont il est prélevé, après mélange complet avec de la matière fraîche, pour être injecté dans les fosses par les injecteurs.
On exposera ci-après en référence à la figure 2 un mode parti- culièrement convenable d'exécution de l'opération de remplissage suivant l'invention.
Dans la cuve de mélange f se trouve toujours une certaine quantité de liquideo On jette dans cette cuve (direction de la flèche) les déchets organiques 0, de préférence réduits en dimension au préalable et on les mélange vigoureusement avec le liquide présent à l'aide de l'agitateur R monté dans la cuve de mélange. L'agitateur R est entraîné par l'intermé- diaire d'un arbre W par le moteur M et est, de préférence, monté de façon a pouvoir se déplacer, par exemple a pouvoir tourner autour de l'axe de l'arbre W, et éventuellement à pouvoir monter et descendreo La bouillie ainsi obtenue est envoyée sous pression dans les fosses septiques I, II, III ou IV par les conduits g et b (ou au lieu des conduites b par la condui- te a et l'injecteur d) à 1'aide de la pompe centrale P.
La bouillie refou- lée chasse un volume égal de liquide, qui s'écoule en retour par le trop- plein e et la conduite c vers la cuve de mélange. Si la quantité de liqui- de dans la cuve de mélange (par suite du volume additionnel de déchets intro- duits) devient trop grande, l'excès peut être délivré à un réservoir j. On peut donc opérer le remplissage en mélangeant au liquide septique en circula- tion des matières solides introduites dans la cuve de mélange, qui, après refoulement dans la fosse septique se séparent du courant en circuit par une ascension rapide vers la surface.
Comme l'orifice d'entrée du trop-plein e s'ouvre à un niveau profond dans la fosse, seule la boue liquide peut passer dans la cuve de mélange, en complétant le circuits Lorsque la fosse septi- que n'est pas remplie entièrement, on peut au lieu de la boue de trop-plein soutirer de la boue liquide au moyen de conduites appropriées, telles que les conduits b par exemple pour la cuve de mélange, ou introduire dans celle- ci du purin frais ou un autre liquide prélevé par exemple sur le réservoir j.
On peut de temps en temps pomper à l'aide de la pompe centrale P le contenu de la cuve 1 pour l'envoyer par des conduites k1,k2 (Figo 1) à un réservoir fermé VI, ou l'utiliser pour faire le plein des fosses septi-
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ques I, II, III et IV. Il serait évidemment aussi possible de prévoir une cuve de mélange plus grande.
En cas de-besoine le réservoir VI peut aussi servir de-façon courante à recueillir du liquide septique qui est déplacé lorsqu'on complète le remplissage de la fosse avec des matières fariches, afin de pouvoir disposer de ce liquide selon le besoin, soit pour un nou- veau mélange avec des matières fraîches à introduire dans la cuve de mélan- ge f, soit pour compléter à volonté le remplissage des fosses septiqueso Il va de soi que dans le cadre de ces fonctions, le réservoir VI peut ser- vir également à recevoir les suppléments éventuels de liquides et matières résiduelles, par exemple du purin, des eaux ménagères, des matières fé- cales et déchets analogues, qui,
en raison de'leur teneur en substances pu- trescibles doivent être introduites dans le processus de traitemento
La fermentation du contenu d'une fosse septique une fois ache- vée, on extrait la boue à l'aide de la pompe P, par la conduite a (l'injec= teur d servant alors d'aspirateur), ou par la conduite inférieure b (boue de fond) et on la refoule par la conduite n à ,la presse à boue S, au-dessus du niveau des fosses septiqueso Le liquide exprimé par une vis sans fin agissant dans un tambour perforée par exemple à l'abri de l'air., s'écoule par la conduite d'exédent m pour retourner de préférence dans la fosse sep- tique que l'on vient de vidanger de sa boue.
On évite ainsi, et au surplus par les connexions de communications possibles entre les fosses I, II, III et IV (par l'intermédiaire de la batterie de robinets de distribution 5) toute variation importante de niveau dans ces fosses lorsqu'on en extrait la boueo On presse la boue jusqu'à ce qu'elle ait la consistance voulue, et on peut ensuite, si on le veut, lui faire subir d'antres traitements pour en faire de l'engrais. Dans l'exemple d'exécution représenté, la boue, qui est encore fluide, est refoulée par une conduite dans une cuve à pu- rin V, d'où la pompe centrale P et une tuyauterie o1 et q permettent de la transvaser dans une tonne d'épandage pour la conduire sur les champs. Dans l'exemple d'exécution représenté, la cuve à purin V sert de fosse septique complémentaire.
Des conduites de gaz ,: rassemblent le gaz de toutes les fosses I à V dans un gazomètre Go
D'autres modes opératoires sont naturellement possibleso On peut par exemple renoncer à presser la boue évacuée des fosses et la faire conduire sur les champs en vue de leur fumure au moyen de canalisations ou véhicules appropriés.
Afin d'amener la boue, avant son prélèvement dans le réservoir V, à une consistance fluide uniforme et afin de l'homogénéiser, on peut monter dans le réservoir V un agitateur, par exemple semblable, à ceux que l'on a décrits pour les fosses I à IV. Un dispositif analogue peut, si cela est désirable, être prévu également dans le réservoir VIo D'une ma- nière générale,
les dispositifs à jet de lavage décrits dans l'exemple des fosses septiques sont aussi utilisables pour l'homogénéisation d'autres mé- langes quelconques physiquement semblables de substances solides et liquides ou pour la lutte contre la formation des fèces qui peuvent surnager de tels mélangeso
Comme le montre la description précédentele système de dis- tribution est tel que toutes les conduites peuvent être reliées aussi bien à l'aspiration qu'au refoulement de la pompe de circulation centrale P et de cette manière toutes les opérations peuvent être effectuées à partir de cette station centraleo
Du point de vue constructif, on peut par exemple brancher sur l'aspiration et le refoulement de la pompe centrale P des tuyaux v et w, qui sont connectés par une série de tuyaux transversaux x1, x2,x3 etc..
A cha- cun de. ces tuyaux aboutit une des conduites a, b, g,k1, k2 etc., si bien que l'on peut au choix mettre celles-ci en communication aussi bien avec le tuyau]: qu'avec le tuyau w et par suite avec l'aspiration ou le refoulement de la pompe. Cette communication est assurée, soit par des vannes y1, y
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montées dans chaque tuyau transversal x, soit par des robinets à trois voies auxquels aboutissent la conduite considérée et les deux branches de chaque tuyau transversalo Les deux tuyaux v et !! peuvent également être reliés par un robinet à quatre voies, de telle manière que l'aspiration ou le refoule- ment de la pompe P puissent à volonté être mis en communication avec-les tuyaux y et W, ce qui permet de supprimer tous les tuyaux transversaux et leurs vannes.
Il va de soi que beaucoup de modifications de détail sont pos- sibles. Etant donné que la pompe centrale et le dispositif de distribution décrits permettent toute combinaison, ou pourraient par exemple aussi faire passer d'abord par le serpentin de chauffage H les matières septiques nou- vellement introduite par les injecteurs de lavage a
Les diverses fosses septiques n'ont pas besoin d'être remplies complètement. Dans la circulation périodique, on vidange chaque fois une des fosses de sa boue décomposée.
L'un des réservoirs, de préférence celui qui vient d'être vidangé de ses matières décomposées, peut rester vide ou rempli seulement en partie,afin de pouvoir être rempli progressivement à nouveau par le trop-plein, qui est refoulé des autres fosses lorsqu'on re- prend leur remplissage et dont on n'a pas besoin comme liquide additionnel dans la cuve de mélange pour l'introduction de matières fraîches. On peut' également prévoir un réservoir supplémentaire distinct, analogue au réservoir VI, pour recevoir ce liquide en excès.
Dans ce but, on peut de la même ma- nière relier entre eux les trop-plein de toutes les fosses septiques et éventuellement aussi les relier à un réservoir supplémentaire pour le li- quide excédentaire, éventuellement à la cuve de mélange., de telle manière que l'on puisse à volonté faire passer le liquide en excès de l'une quel- conque des fosses septiques dans quelque autre fosse septique dans le ré- servoir s'il existe, ou dans la cuve de mélange.