OA19527A

OA19527A - Steam composting device without watering and without turning over.

Info

Publication number: OA19527A
Application number: OA1202000179
Authority: OA
Inventors: Boubié Vincent BADO Dr.
Original assignee: Boubié Vincent BADO Dr.
Filing date: 2020-02-27
Publication date: 2020-11-13

Abstract

Dispositif de compostage à vapeur conçu pour composter les déchets et résidus organiques sans arrosage et sans retournement en cours de compostage. Ce dispositif comprend au moins un réservoir de liquide, un système de soufflage, tous deux fixés à un compartiment de compostage de matières organiques, un circuit de tuyaux interconnectés au système de soufflage permettant de souffler la vapeur sèche se dégageant et longeant une bâche de couverture, et qui se transforme en vapeur humide au-dessus du composteur, donnant ainsi une humidification et une aération qui procurent des conditions idoines de décomposition des déchets organiques par les microorganismes. Le présent dispositif permet de réaliser de nombreuses économies : économie d'eau grâce à la vapeur d'eau humide du dispositif, de main d'œuvre, diminution des exigences en matériels et réduction des coûts pour le compostage. Steam composting device designed to compost organic waste and residues without watering and without turning over during composting. This device comprises at least a liquid reservoir, a blowing system, both attached to an organic matter composting compartment, a circuit of pipes interconnected to the blowing system allowing the dry steam to be blown out and running alongside a covering tarpaulin. , and which turns into humid vapor above the composter, thus providing humidification and aeration which provide suitable conditions for decomposition of organic waste by microorganisms. The present device makes it possible to achieve numerous savings: water saving thanks to the humid water vapor of the device, labor, reduction of material requirements and reduction of costs for composting.

Description

La présente invention concerne un dispositif de compostage à vapeur conçu pour composter les déchets et résidus organiques sans arrosage et sans retournement en cours de compostage, comportant au moins un réservoir de liquide, un système de soufflage, tous deux fixés à un compartiment de compostage de matières organiques, un circuit de tuyaux interconnectés au système de soufflage permettant de souffler la vapeur sèche se dégageant et longeant une bâche de couverture, et qui se transforme en vapeur humide au-dessus du composteur, donnant ainsi une humidification et une aération qui procurent des conditions idoines de décomposition des déchets organiques par les microorganismes.The present invention relates to a steam composting device designed to compost organic waste and residues without watering and without overturning during composting, comprising at least one liquid tank, a blowing system, both attached to a composting compartment of organic matter, a circuit of pipes interconnected to the blowing system making it possible to blow the dry steam coming off and running along a covering sheet, and which turns into wet steam above the composter, thus providing humidification and aeration which provide suitable conditions for decomposition of organic waste by microorganisms.

Le compostage offre des solutions très intéressantes permettant de transformer en ressources les déchets organiques de l’exploitation agricole. De nombreuses approches ou techniques sont utilisées selon les situations : les pratiques de compostage amélioré et les pratiques traditionnelles. En référence aux traditionnelles, deux catégories de compostage sont utilisées selon la nature du processus de décomposition : le compostage anaérobie et aérobie.Composting offers very interesting solutions for turning organic waste from the farm into resources. Many approaches or techniques are used depending on the situation: improved composting practices and traditional practices. With reference to the traditional ones, two categories of composting are used depending on the nature of the decomposition process: anaerobic and aerobic composting.

Lors du compostage anaérobie, la décomposition se produit quand l’oxygène est absent ou présent en quantité limitée. Dans ce processus, les microorganismes anaérobies dominent et élaborent des composés intermédiaires tels le méthane, les acides organiques, le sulfure d’hydrogène, etc.In anaerobic composting, decomposition occurs when oxygen is absent or present in limited quantities. In this process, anaerobic microorganisms dominate and develop intermediate compounds such as methane, organic acids, hydrogen sulfide, etc.

Relativement à cette technique, l’on utilise un dispositif qui assure la fermentation anaérobie (avec le minimum possible d’oxygène). Le compostage anaérobie est réalisé dans un digesteur, aussi appelé réacteur à biogaz ou méthaniseur. Plusieurs variantes ont été développées à travers le monde, essentiellement selon le contexte, les coûts des investissements et les capacités techniques des utilisateurs. Il existe différentes formes et tailles de digesteurs comme les digesteurs à dôme fixe ou flottant ou les digesteurs tubulaires (Bemet, 2015). Les techniques rudimentaires utilisent généralement des digesteurs sous la forme d'une fosse hermétique, dans laquelle sont déversées les matières organiques à composter.For this technique, a device is used that ensures anaerobic fermentation (with the minimum possible oxygen). Anaerobic composting is carried out in a digester, also called a biogas reactor or methanizer. Several variants have been developed around the world, mainly depending on the context, the investment costs and the technical capacities of the users. There are different shapes and sizes of digesters such as fixed or floating dome digesters or tubular digesters (Bemet, 2015). The rudimentary techniques generally use digesters in the form of an airtight pit, in which the organic matter to be composted is poured.

Quant au compostage aérobie, la décomposition se produit quand l’oxygène est présent en grande quantité. Au cours de ce processus, les organismes aérobies décomposent la matière organique et produisent du gaz carbonique, de l’ammoniac, de l’eau, de la chaleur et de l’humus. Pour ce type de compostage, il y a essentiellement trois types de dispositifs qui sont mis au point. Il s’agit des dispositifs en tas (ou en andains), en fosse ou en récipient.As for aerobic composting, decomposition occurs when oxygen is present in large quantities. During this process, aerobic organisms break down organic matter and produce carbon dioxide, ammonia, water, heat and humus. For this type of composting, there are basically three types of devices that are being developed. These are devices in heaps (or swaths), in pits or in containers.

Dans les dispositifs en tas, les matières à composter sont mélangées dans de longs tas étroits ou andains, remués ou tournés de façon régulière (NRAES, 1992). Cette opération de retournement mélange les composants du compost et améliore l’aération.In heaped devices, the material to be composted is mixed in long, narrow heaps or swaths, stirred or rotated on a regular basis (NRAES, 1992). This turning operation mixes the components of the compost and improves aeration.

Dans les dispositifs en fosse, l’on creuse une fosse de dimensions variables selon les quantités de matières organiques à composter. Les matières organiques à composter sont également introduites en couches successives.In pit devices, a pit of variable dimensions is dug depending on the amounts of organic matter to be composted. The organic matter to be composted is also introduced in successive layers.

Les dispositifs en récipient quant à eux ont le même principe que les dispositifs en fosse. Au lieu de creuser une fosse (sur terrain non approprié, coûts, main d’œuvre), l’on construit par exemple un ouvrage en surface de forme et dimensions variables selon les quantités de matières organiques à composter.The devices in a container have the same principle as the devices in the pit. Instead of digging a pit (on unsuitable ground, costs, labor), for example, we build a surface structure of variable shape and size depending on the quantities of organic matter to be composted.

Si les différentes solutions ci-dessus présentées constituent une source d’éléments nutritifs pour les cultures, elles présentent toutefois quelques insuffisances. En effet pour ce qui concerne les dispositifs de compostage aérobie, l’on note principalement trois principales insuffisances : (i) il faut obligatoirement arroser les matières organiques pendant toute la durée de compostage, ce qui exige la disponibilité d’une source d’eau à proximité, du matériel et de la main d’œuvre pour les arrosages périodiques; (ii) il faut retourner périodiquement les matières organiques, ce qui exige également du matériel adapté et de la main d’œuvre pendant toute la durée du compostage ; (iii) il faut planifier, suivre et respecter le calendrier des différentes opérations, ce qui rend la technique fastidieuse et peu accessible à certains utilisateurs.If the various solutions presented above constitute a source of nutrients for crops, they nevertheless have some shortcomings. In fact, with regard to aerobic composting devices, there are mainly three main shortcomings: (i) organic matter must be watered throughout the composting period, which requires the availability of a water source. nearby, equipment and labor for periodic watering; (ii) organic matter must be returned periodically, which also requires suitable equipment and labor throughout the composting process; (iii) it is necessary to plan, follow and respect the schedule of the various operations, which makes the technique tedious and not very accessible to certain users.

Quant au dispositif de compostage anaérobie, la principale insuffisance tient au fait qu’il n’est conçu que pour faire du compostage anaérobie servant à produire du biogaz pour les besoins d’énergie. Pour avoir un compost de qualité, le compost issu du compostage anaérobie doit subir un deuxième compostage aérobie avant d’être utilisé sur les cultures, toute chose qui rend l’opération de compostage plus fastidieuse pour les populations rurales.As for the anaerobic composting device, the main shortcoming is that it is designed only for anaerobic composting to produce biogas for energy needs. To have quality compost, compost from anaerobic composting must undergo a second aerobic composting before being used on crops, which makes the composting operation more tedious for rural populations.

La présente invention vise à fournir un dispositif de compostage à vapeur sans arrosage et sans retournement en cours de compostage. Le dispositif comporte au moins un réservoir contenant l’eau ou tout liquide, un souffleur tous deux fixés à un compartiment de récupération de déchets organiques, un circuit de tuyaux interconnectés au système de soufflage permettant de souffler la vapeur sèche se dégageant et longeant une bâche de couverture, et qui se transforme en vapeur humide au-dessus du composteur, donnant ainsi une humidification et une aération qui procurent des conditions idoines de décomposition des déchets organiques par les microorganismesThe present invention aims to provide a steam composting device without watering and without turning over during composting. The device comprises at least one tank containing water or any liquid, a blower both attached to a compartment for recovering organic waste, a circuit of pipes interconnected to the blowing system making it possible to blow the dry vapor emerging and running alongside a tarpaulin. cover, and which turns into humid vapor above the composter, thus providing humidification and aeration which provide suitable conditions for decomposition of organic waste by microorganisms

Ainsi, le dispositif selon l’invention intègre une petite source d’eau qui, sous forme de vapeur, arrose la matière à composter durant toute la période de compostage, la matière à composter étant arrosée une seule fois en début de compostage. De plus, il n’est plus besoin de faire de retournements périodiques pendant la durée du compostage. Selon les besoins de l’utilisateur, le dispositif selon l’invention permet de produire du compost aérobie, ou du biogaz en compostage anaérobie suivi d’un compostage aérobie (de la matière organique ayant servi à la production du biogaz) nécessaire pour l’utilisation du compost sur les cultures.Thus, the device according to the invention incorporates a small source of water which, in the form of steam, sprinkles the material to be composted throughout the composting period, the material to be composted being watered only once at the start of composting. In addition, there is no need to periodically turn over during the composting period. According to the needs of the user, the device according to the invention makes it possible to produce aerobic compost, or biogas in anaerobic composting followed by aerobic composting (of the organic matter used for the production of the biogas) necessary for the use of compost on crops.

Par ailleurs, la technique selon l’invention permet de réaliser de nombreuses économies de plusieurs natures : économie d'eau grâce à la vapeur d'eau humide du dispositif, de main d’œuvre, diminution des exigences en matériels et réduction des coûts pour le compostage. En simplifiant l’opération de compostage, le dispositif selon l’invention est rendu accessible à un plus grand nombre d’utilisateurs. La structure et les équipements du dispositif sont installés pour plusieurs années, permettant des économies à moyen et long terme par rapport aux méthodes traditionnelles. En plus du compost solide le dispositif produit du jus de compost appelé « lixiviat » et qui provient de la percolation de liquide du compost. Le « lixiviat » est très riche en éléments assimilables par les plantes.Furthermore, the technique according to the invention makes it possible to achieve numerous savings of several kinds: saving of water thanks to the humid water vapor of the device, of labor, reduction of material requirements and reduction of costs for composting. By simplifying the composting operation, the device according to the invention is made accessible to a greater number of users. The structure and equipment of the device are installed for several years, allowing savings in the medium and long term compared to traditional methods. In addition to solid compost, the device produces compost juice called "leachate" which comes from the percolation of liquid from the compost. The “leachate” is very rich in elements that can be assimilated by plants.

La présente invention peut être mieux comprise à travers la planche I qui donne une vue en perspective du dispositif. Il comprend : un réservoir pour contenir toute sorte de liquide (1); ledit réservoir est fixé à un compartiment de compostage (2) ou fosse de compostage. Le compartiment de compostage sert à recueillir les matières organiques à composter. Un puits souffleur (5) en forme de tunnel qui joue le même rôle que le « puits Canadien » est également fixé à la fosse de compostage. Sur le tunnel sont fixés des tuyaux de conduite d’air (3, 6 et 9) et de récupération de liquide (8). Les tuyaux de petits diamètres (9) quittent le tunnel pour souffler de l’air sous pression à la surface du compartiment d’eau (1) et déclenche une évaporation. Lesdits tuyaux sont placés tout le long de la fosse de compostage et longent également tout le long du réservoir d’eau. Les tuyaux de grands diamètre (3 et 6) connectés au tunnel assurent les sorties et entrées d’air du « puits canadien » de sorte donc à recevoir l’air de la température ambiante et la sortie d’air chaud provenant du compost. Quant au tuyau (8), il est incorporé dans le compartiment du composteur audessous du réservoir de liquide et qui sert à la récupération de liquide issu de la percolation du compost.The present invention can be better understood through the plate I which gives a perspective view of the device. It includes: a reservoir to contain all kinds of liquid (1); said tank is attached to a composting compartment (2) or composting pit. The composting compartment is used to collect the organic matter to be composted. A tunnel-shaped blower shaft (5) which plays the same role as the “Canadian well” is also attached to the composting pit. Air (3, 6 and 9) and liquid recovery (8) pipes are attached to the tunnel. The small diameter pipes (9) leave the tunnel to blow pressurized air to the surface of the water compartment (1) and trigger evaporation. Said pipes are placed all along the composting pit and also run along the entire length of the water tank. The large diameter pipes (3 and 6) connected to the tunnel provide the air outlets and inlets of the "Canadian well" so as to receive air at ambient temperature and the hot air outlet from the compost. As for the pipe (8), it is incorporated in the composter compartment below the liquid tank and which is used to recover the liquid resulting from the percolation of the compost.

Notons que sur la fosse de compostage sont fixés des supports (7) sur lesquels repose une bâche qui couvre tout le composteur.Note that on the composting pit are fixed supports (7) on which rests a tarpaulin which covers the entire composter.

Le fonctionnement du dispositif selon l’invention est basé sur deux principes fondamentaux :The operation of the device according to the invention is based on two fundamental principles:

Premier principe : lorsque de l'air froid et humide surplombe de l'air chaud, il y a condensation et formation de gouttelettes d’eau. Le mécanisme d'évaporation de l'eau du composteur produit de la vapeur d'eau sèche qui est transformé en vapeur d’eau humide.First principle: when cold, humid air overhangs hot air, there is condensation and the formation of water droplets. The composter's water evaporation mechanism produces dry water vapor which is transformed into wet water vapor.

- la vapeur d'eau sèche (vapeur saturée en molécules d’eau H2O) fait référence à un gaz qui ne contient que des molécules d'eau à l'état gazeux.- dry water vapor (vapor saturated with water molecules H2O) refers to a gas which contains only water molecules in the gaseous state.

- la vapeur d'eau humide (vapeur + gouttelettes d’eau) fait référence à un gaz qui contient des molécules d'eau à l'état gazeux, mais aussi de l’eau en suspension à l'état liquide.- wet water vapor (vapor + water droplets) refers to a gas that contains water molecules in the gaseous state, but also water in suspension in the liquid state.

- Deuxième principe : Le « puits souffleur » (5) en forme de tunnel ayant le même principe de fonctionnement de base que le puits « Canadien » ou « provençal ». C’est ce système qui permet le maniement des facteurs qui influencent le compostage aérobie à savoir l’aération, l’humidité, la température et le pH. Son principe est basé sur un système géothermique qui optimise la ventilation d’un local en favorisant le rafraîchissement ou le chauffage du milieu en utilisant l'inertie thermique du sol qui se situe entre 1,50 mètre et 2 mètres de profondeur. Ce système permet d’assurer le renouvellement d’air et le maintien d’une température à environ 35°C dans le tunnel du puits et au niveau de la source d’eau.- Second principle: The "blower well" (5) in the form of a tunnel having the same basic operating principle as the "Canadian" or "Provençal" well. It is this system that allows the handling of the factors that influence aerobic composting namely aeration, humidity, temperature and pH. Its principle is based on a geothermal system which optimizes the ventilation of a room by promoting the cooling or heating of the environment by using the thermal inertia of the ground which is between 1.50 meters and 2 meters deep. This system ensures the renewal of air and the maintenance of a temperature of around 35 ° C in the well tunnel and at the water source.

- L’humidification: une source d’eau (bassin, conteneur et autres) (1) est placée à une distance convenable du compartiment de compost (2). Le puits souffleur (5) souffle de l’air à la surface de l’eau contenue dans le bassin (1). L’eau se vaporise en produisant de la vapeur sèche. Les supports sur lesquels repose une bâche plastique (7) recouvre la souche d’eau (1) et le compartiment (2) qui contient la matière organique à composter suivant un plan incliné dont le point le plus bas se trouve au niveau de la source d’eau et le point le plus haut situé à la limite extrême du compartiment contenant les déchets organiques à composter. Il se produit un courant d’air ascendant et un mouvement de la vapeur sèche de la source d’eau vers la matière organique. Au niveau de la matière organique, la chaleur produite par l’activité des micro-organismes transforme la vapeur sèche en vapeur humide, formant des gouttelettes d’eau qui retombent dans le tas de la matière organique à composter. L’aération se fait par un système de ventilation naturelle fondé sur la poussée thermique et la pression. En application de ce principe fondamental, des tuyaux perforés parcourent l’épaisseur de la matière à composter dans le compartiment contenant les matières à composter (2) et collectent l'air chaud (65-80°C) issu de la chaleur produite par l’activité des micro-organismes du composteur.- Humidification: a water source (basin, container and others) (1) is placed at a suitable distance from the compost compartment (2). The blower well (5) blows air to the surface of the water contained in the basin (1). Water vaporizes, producing dry vapor. The supports on which a plastic sheet (7) rests covers the water stump (1) and the compartment (2) which contains the organic matter to be composted in an inclined plane, the lowest point of which is at the level of the source of water and the highest point located at the extreme limit of the compartment containing the organic waste to be composted. There is an upward air current and a movement of dry vapor from the water source to the organic matter. At the level of organic matter, the heat produced by the activity of microorganisms transforms dry steam into wet steam, forming water droplets which fall back into the pile of organic material to be composted. Ventilation is through a natural ventilation system based on thermal thrust and pressure. In application of this fundamental principle, perforated pipes run through the thickness of the material to be composted in the compartment containing the material to be composted (2) and collect the hot air (65-80 ° C) from the heat produced by the activity of microorganisms in the composter.

L’air chaud collecté est ainsi reversé dans le tunnel du souffleur (5). La température du tunnel situé à 1,5 m de profondeur (<30°C) étant constante et inférieure à celle de la matière organique en décomposition, l’air chaud collecté dans le composteur et chargé de gaz carbonique s'échappe naturellement dans le tunnel du souffleur de manière continue.The collected hot air is thus returned to the blower tunnel (5). The temperature of the tunnel located 1.5 m deep (<30 ° C) being constant and lower than that of the decomposing organic matter, the hot air collected in the composter and loaded with carbon dioxide escapes naturally into the blower tunnel continuously.

L’aération du composteur se résume à un mouvement naturel de perte de chaleur par l'air sortant du tuyau (3) du composteur et compensé par l'air entrant du tuyau (6) au-dessus du composteur. Grâce ce système de 10 ventilation naturelle, les microorganismes sont bien oxygénés, évitant ainsi la nécessité de retournement en cours de compostage.The aeration of the composter comes down to a natural movement of heat loss by the air leaving the pipe (3) of the composter and compensated by the air entering the pipe (6) above the composter. Thanks to this natural ventilation system, the microorganisms are well oxygenated, thus avoiding the need for turning during composting.

La circulation de l’air est ainsi assurée par le principe de l’effet de poussée thermique permettant à l’air de traverser la couche de matière organique en compostage. Le nombre de souffleurs peut être augmenté au tour 15 du composteur selon les besoins. Pour produire du biogaz en compostage anaérobie, on ferme les sorties (3 et 4) et l’entrée (6) d’air et on installe un récipient sur le tuyau (8) parcourant la masse de compost pour collecter le biogaz.The air circulation is thus ensured by the principle of the thermal thrust effect allowing the air to pass through the layer of organic matter in composting. The number of blowers can be increased on turn 15 of the composter as needed. To produce biogas in anaerobic composting, the air outlets (3 and 4) and inlet (6) are closed and a container is placed on the pipe (8) running through the mass of compost to collect the biogas.

Claims

1. Composting device comprising at least a liquid tank (1), a recovery compartment (2) of organic matter, a blowing system (5), characterized in that said tank (1) and said blowing system (5) are fixed to said composting compartment (2) on which are fixed supports (7) to receive a cover of the composter.

2. Device according to claim 1, characterized in that said blowing system is a tunnel-shaped well of the "Canadian well" type on which are fixed air duct pipes (6 and 9) and a recovery pipe. of liquid (8), said pipes of small diameter being placed all along said composting compartment (2) and leaving said tunnel to blow air under pressure on the surface of said tank (1) to initiate evaporation, said pipes of large diameter connected to said tunnel and providing the air outlets and inlets of said well.

4. Device according to claim 2 characterized in that the recovery pipe (8) is incorporated in the composting compartment and placed below the liquid reservoir (1) and serves to recover the liquid from the percolation of the compost.

5. Device according to claim 1 characterized in that the supports on which rests a plastic sheet (7) covering the water stump (1) and the composting compartment (2) are fixed in an inclined plane whose most point bottom located at the level of said liquid reservoir (1) and the highest point at the extreme limit of said composting compartment (2).

6. Device according to any one of claims characterized in that the liquid contained in the reservoir is water.

7. Device according to claims 1 and 2 characterized in that the number of blowers can be increased around the composter as needed.

8. Device according to any one of claims characterized in that the large diameter air line pipes (3, 6 and 8) can be plugged to produce biogas by anaerobic composting.