Brevet FR2233286A1 — publié le 19750110

La présente invention concerne un appareil et une méthode pour décomposer le contenu des fosses dtaisances par voie biochimique naturelle, L'invention convient particulièrement à des cabinets d'aisances mais il va de soi que les principes de la méthode et de l'appareil peuvent également tout aussi bien etre utilisés dans de grandes usines à engrais traitant des vidanges et des substances organiques végétales. La méthode classique, pour traiter le contenu des fosses d'aisances, consiste à jeter au fumier ou à répandre dans la nature les vidanges contenant des matières fécales, de llurine, du papier, etc. Ceci est contraire à l'hygiène et les vidanges non-décomposées contiennent des quantités importantes d'azote et de bactéries qui doivent Rtre transformées et décomposées avant que la nature puisse les utiliser. On a, antérieurement, proposé un appareil dans lequel le contenu des fosses d'aisances est recueilli dans un grand récipient ou conteneur dans lequel les vidanges sont versées entre des couches d'une substance organique végétale quelconque, les matières ainsi entassées étant laissées au repos jusqu'à ce que les vidanges soient entièrement décomposées et aient pris les caractéristiques d'un engrais.Ledit appareil antérieurement proposé donne de très bons résultats, mais la méthode et l'appareil présentent sur certains points des inconvénientsO te contenu des fosses d'aisances comporte un mélange de matières fécales et d1urine, mélange qui contient une forte proportion d'azote. Pour le décomposer par voie bactérienne il faut veiller à ce que le rapport carbone/azote y prenne des valeurs convenables et, pour décomposer biochimiquement le contenu des fosses d'aisances, il est nécessaire ajouter des substrats carbonés, ce que l'on réalise, de façon appropriée, en ajoutant des substances organiques. t'urine contient une proportion substantiellement plus élevée d'azote que les matières fécales, et elle représente, dans le contenu des fosses, une proportion plus élevée que ces dernières, atteignant parfois 80 à 90fui te contenu des fosses d'aisances contient donc une proportion remarquablement importante d'azote et, pour transformer biochimiquement cet azote, il faut donc ajouter en abondance des substances organiques végétales.Une installation pour la décomposition de l'urine doit donc dextre de grandes dimensions et, en dépit d'une addition abondante de substances organiques végétales, la décomposition Sly produit plUtÔt lentement0 On sait également que, pour la décomposition de l'urine, la température la meilleure est de + 40C alors que, pour les matières fécales, elle est de + 28 à +.300C. En outre, l'urine exerce une certaine action stérilisante qui a un effet itarrert sur le déroulement de la décomposition. L'idée mise à la base de la présente invention est donc d'assurer la décomposition de l'urine dans un compost å urine et celle des matières fécales dans un compost à matières fécales, le compost à urine et le compost à matières fécales étant maintenus complètement indépendants l'un de l'autre, tout au moins pendant la majeure partie du déroulement de la décompo sitionO Il est apparu que l'urine peut, jusqu'à un certain point, assurer dJelle-meme sa décomposition si elle est conser- vée pendant quelque temps et, en tirant profit de cette autodécomposition, il est possible de réduire substantiellement l'addition de substrats carbonés, Comme dlautre part, les matrières fécales ne contiennent pas d'urine, il ne faut qu'une proportion relativement faible de substrats carbonés pour les décomposer. En appliquant les principes de la présente invention et en opérant, pour l'urine d'une part et les matières fécales d'autre part, aux températures les plus favorables à leur décomposii#ion, il est possible d'assurer, pour les matières fécales et l'urine, une décomposition plus rapide et plus complète que ne le permet la décomposition biochimique du contenu des fosses d'aisance et, comme on doit utiliser moins de substrat carboné, on pourra également réduire substantiellement les dimensions de l'installation de décomposition par rapport à une installation de décomposition biochimique du contenu glo- bal des fosses d'aisances. Selon l'invention, on conduit le processus de façon que l'urine d'une part et les matières fécales autre part soient dirigées parallèlement, sans tertre mélangées vers des moyens de décomposition distincts où elles se décomposent indépendamment0 L'objet du procédé est d'extraire les matières consommant de l'oxygène, d'extraire les matières qui se décomposent en se sédimentant, d'extraire les substances, dissoutes colloîdale- ment, qui consomment biochimiquement de l'oxygène et que l'on appelle substances BS, et de réduire la teneur en bactéries nuisibles. Ltinvention repose sur l'observation d'après laquelle on peut1 pour lturine réaliser une décomposition sans ajouter aucune substance extérieure, ce qui est par exemple, le cas si l'urine est répartie sur une grande surface où on la laisse séjourner assez longtemps pour qulil se forme une couche de nitrobactéries, c-ontenant des bactéries consommatrices d'azote. Lorsque l'on applique la méthode, on amène donc llurine à se répartir au sein d'un matériau inactif présentant une surface étendue, l'urine qui traverse lentement ce matériau étant décomposée par des bactéries consommatrices d'azote, qui se forment et s'entretiennent de telle sorte que l'urine quittant ledit matériau inactif est pratiquement décomposée et ne contient plus que des sels minéraux précipités, etc. La température idéale, pour édicter la couche de nitrobactéries, est voisine de + 40O et l'on s'efforce de maintenir la température du matériau inactif aussi proche que possible de cette valeur.On peut mentionner, comme matériau inactif, propre à cette fin, un mat ou un tapis de laine minérale-ou de fibres minérales, ou d'un matériau similaire, la compacité, la longueur et lt clinaison du mat sur l'horizontale définissant le temps que met l'urine pour traverser en totalité ledit mat, c'est-à-dire le temps pendant lequel les nitrobactéries péuvent se former et se reformer, et donc le temps pendant lequel ces bactéries peuvent transformer l'azote et les autres constituants de l'urine. Pour réduire les dimensions de l'installation de décomposition, on peut l'agencer de telle sorte que l'urine traverse plusieurs mats disposés en zig-Zag avant de sortir de l'installation.Il peut être bon, pour faire commencer le processus de décomposition de l'urine d'ajouter des bactéries nitrophages et, dans ce cas, on pourra imprégner de ces bactéries le mat de laine minérale ou d'un matériau similaire avant de le mettre en place. Comme on lta dit plus haut, la décomposition de l'urine se fait indépendasment de celle des matières fécales, et il faut ajouter un substrat carboné pour la décomposition de ces der nières. Ce substrat carboné peut, par exemple, être de l'écorce broyée de conifères ou de feuilles, mais on peut également utiliser des détritus végétaux, etc. de façon à obtenir, dans le mélange fécal, le rapport voulu entre carbone et azote. Pour que la décomposition dudit mélange se fasse vite et bien, il faut une température voisine de 300C ou plus. Au cours du déroulement de la décomposition proprement dite, la température ne devrait pas, de préférence, dépasser 45 à 700 car, si cela était, l'évaporation du liquide serait très forte et le mélange fécal risquerait de se dessécher.On estime que la valeur idéale du rapport carbone/azote pour la décomposition est de 33 parties de carbone pour 1,5 partie d'azote mais ce rapport peut, sans grands inconvénients, être modifié dans d'assez larges limites. La décomposition des matières fécales peut se faire par un processus anaérobie ou aérobie. te processus anaérobie donne un tres bon résultat mais c'est une source d'odeurs désagréables et on préfère donc opérer par un processus en voie aérobie et il est nécessaire à cet effet d'ajouter un excès d'air. On obtient la décomposition du produit fécal en y mélangeant un substrat car boné, tel que de l'écorce broyée ou en disposant ce substrat en couches alternées avec les matières fécales, sur un lit à matières fécales où, au cours de sa décomposition, le mélange fécal est amené à se déplacer lentement vers le bas. On maintient pendant tout le déroulement, une température appropriée.Pour déclencher le processus, il peut être nécessaire d'apporter une quantité notable de chaleur, fonction de la température ambiante, mais le processus, une fois déclenché, prend une allure exother- mique et on peut réduire ou même arrenter l'apport de chaleur. La décomposition des matières fécales peut se faire en plusieurs stades distincts, trois par exemple d'après le schéma suivant : Dans le premier stade, il y a essentiellement décom- position du mélange de matières fécales et du substrat carboné, par transformation d'azote et de substance organique. La décompo sition-se produit à 35 C au moins. Comme la réaction procède exothermiquement, la température peut parfois atteindre 70 C.Ceci ne présente en général aucun inconvénient mais l'évaporation devient importante et iî faut ajouter pins de liquide (eau) que d'habitude. LIaction des bactéries augmente avec la température, et l'on peut', sous cet angle, préférer travailler à haute température. Pour que la décomposition se fasse bien, la teneur en humidité devrait autre voisine de 60 à 70% et, si elle tombe endessous, on devra apporter de l'eau provenant de l'extérieur. Dans le deuxième stade, la décomposîtr#on du mélange de matières fécales et de substrat carboné se poursuit mais la température est maintenue à 50#70o C. Ceci produit une pasteurisa- tion et tue des bactéries nuisibles. Au cours du troisième stade, il se produit une post-maturation et on laisse reposer le mélange de substrat carboné et de matières fécales décomposées pendant trois mois environ. La température, au cours de ce stade de post-maturation, n'est pas critique et elle peut tomber à 25-300C. Au deuxième stade comme au troisième stade, la teneur en humidité doit être maintenue et, si le produit fécal a tendance à sécher, on devra ajouter de l'eau d'origine extérieure. On a représenté schématiquement, sur le dessin annexé, un exemple non limitatif de réalisation d1un appareil pour l'application de la méthode selon ltinvention. De façon générale, l'appareil comporte un récipient ou conteneur de décomposition, ou encore conteneur à compost, 1, monté sous le plancher 2 d'une habitation, et comportant un collet qui traverse le plan cher et est muni d'un siège de cabinets 4, ou d'un organe simi laine. Dans sa partie inférieure, le conteneur I comporte un lit 5 pour la décomposition des matières fécales, qui suit une pente descendante à partir du point où arrivent les fèces et le substrat carboné et qui arrive en un point voisin oe l'extrémité opposée du conteneur, le niveau du fond se relevant quelque peu dans cette région. Dans la réalisation représentée, le fond est formé par trois plans inclinés, ou trois niveaux, qui correspondent aux trois stades de décomposition décrits plus haut. te lit de décomposition des matières fécales, 5, est surmonté par un lit 9 de décomposition de l'urine, lequel comporte deux plans 10 et 11 qui forment un angle entre eux; ils sont tous deux inclinés de 100 à'200 sur llhorizontale et chacun porte un mat ou tapis (12 et 13 respectivement) fait de laine minérale ou d'un autre matériau inerte présentant une grande surface.Selon la durée désirée du séjour de l'urine dans les mats 12 et 13 de laine minérale, on peut modifier le nombre des plans inclinés 10 et Il, soit pour l'augmenter, soit pour le diminuer, ou modifier l'angle que font ces plans avec l'horizontale, ou encore changer la compacité du mat de laine minérale0 Pour que l'urine venant de la cuvette-siège 4, arrive sur le premier des deux mats 12 on a prévu une chute collectrice ou canal collecteur 14 à l'avant de ladite cuvette. A l'avant de la chute 14 on peut monter un disque ou papillon rabattable 14a qui peut prendre de~w positions représentées respectivement en traits pleins et en traits mixtes. La position du papillon 14a peut Qtre ajustée avec une poignée ou par tout autre moyen approprié. t'urine qui descend par la chute 14 est absorbée par le premier. mat 12 de laine minérale, et s'écoule lentement en traversant ledit mat, et pendant ce temps il se forme des bactéries consommatrices d'azote (nitrobactéries) qui consomment l'azote de l'urine. Après avoir traversé le premier mat 12 de laine minérale, l'urine descend sur le second mat 13 de laine minérale et le traverse comme elle a fait pour le mat 12. Au niveau du pourtour inférieur du Siège, une ou plusieurs soupapes 15 servent à laisser rentrer de l'air. t air relativement froid qui pénètre dans l'appareil s'écoule vers le bas comme le montrent les flèches 16 et s'échappe par une sortie 17 disposée à l'arrière du siège 4.On peut également faire arriver directement de l'air sur le mélange fécal par un tube (non représenté sur le dessin) dont l'extrémité ouverte se trouve au voisinage du point bas du lit 5 à matières fécales, au niveau 8 ou peut être au niveau 7. Ce tube permet de faire arriver de l'air au sein du mélange fécal et, par ce moyen, de taciliter ou d'accélérer la' décomposition. On peut également obtenir une répartition favorable de flair au sein du lit de décomposition des matières fécales Si le lit au voisinage de sa région inférieure, est muni d'un ou de plusieurs tubes perforés ouverts aux deux bouts et disposés le long dudit fond ou d'une partie de celui-ci comme l'indique le dessin. Pour obtenir, aux niveaux 6 et 7, les températures voulues on peut disposer dans ces régions des boucles chauffantes #électriques, en les munissant d'une régulation thermostatique pour qu'elles- maintiennent la température correcte, Pour permettre dtintroduire les mats de laine minérale, 12 et 13, ou de les changer Si cela est nécessaire, ainsi que pour extraire les matières fécales décomposées, on a prévu à l'avant du récipient une porte 18. L'urine décomposée sortant de son lit de décomposition 9 peut etre extraite par un tube 19 traversant le lit 5 à matières fécales, ou dans un autre modede réalisation de l'invention, elle peut etre répartie sur le mélange fécal décomposé à l'aide d-un tube perforé 20 ou d'un dispositif similaire, ce qui peut permettre de maintenir constante la teneur en humidité du mélange fécal au cours de sa post.- maturation, décrite plus haut. L'appareil décrit ci-dessus ne fait qu'illustrer un exemple de l'invention et il est clair, pour l'homme de l'art, qu'un certain nombre de variantes peuvent être réalisées dans le domaine des revendications annexées. REVENDICATIONS 1 - Méthode de décomposition simultanée de matières fécales et d1urine, caractérisée en ce que les matières fécales et l'urine sont décomposées parallèlement et indépendamment, cela à des températures différentes, dans un seul et mme appareil. 2 - Méthode selon la revendication 1, caractérIsée en ce que la décomposition des matières fécales se fait en mélangeant celles-ci à un substrat carboné quelconque, ou en les disposant en couches alternées avec ledit substrat, lequel peut autre lrécorce broyée ou une autre substance organique végétale, en maintenant une température d'au moins 300C, et en amenant le mélange de matières fécales et de substrat carboné à- se déplacer lentement vers le bas, le long d'un plan incliné, au cours de la décomposition dudit mélange. 3 - Méthode selon alune quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que la décomposition des matières fécales se fait en trois stades, le premier stade comportant principalement une décomposition à une température d'au moins 350C, le deuxième stade comportant une continuation de cette décomposition et une pasteurisation à une température de 50 à 70 C, et le troisième stade comportant une post-maturation sans apport de chaleur extérieur. 4 - Méthode selon l'une quelconque des revendications 1 2 ou 3j caractérisée en ce que la teneur en humidité des matières fécales, ou du mélange fécal, est maintenue à 60-75$ au cours de tout le processus de décomposition. 5 - Méthode selon 11 une quelconque des revendications pré- cédentes, caractérisée en ce que la décomposition des matières fécales se fait avec apport diun excès d'air. 6 - Méthode selon llune quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que lton opère la décomposition de l'urine en la faisant s'écouler lentement, et à une température relativement basse, au travers d'un filtre poreux ayant une grande surface totale, une couche de bactéries nitriques étant formée à la surface du filtre, ce qui assure la décomposition biochimique de l'urine4 7 - Méthode selon la revendication 6, caractérisée en ce que l'on opère la décomposition de l'urine en la faisant. s'écouler lentement au travers d'un. filtre, ou de plusieurs filtres prévus en succession, lesdits filtres étant montés sur un ou des plans inclinés et la compacité et l'inclinaison des filtres déterminant la vitesse de pénétration de l'urine. 8 - Méthode selon la revendication 6, caractérisée en ce que le filtre est un mat de laine minérale. 9 - Méthode selon l'une quelconque des revendications 6, 7 ou 8, caractérisée en ce que 11 urine déjà décomposée est utilisée pour maintenir constante la teneur en humidité des matières fécales ou du mélange fécal. 10 - Méthode selon l'une quelconque des revendications 6 à 9, caractérisée en ce que, pour déclencher le processus, on imprègne le filtre de bactéries nitriques avant le démarrage de la décomposition de l'urine. 11 - Appareil pour mettre en oeuvre la méthode décrite dans l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un récipient de décomposition doté d'un siège qui est raccordé à sa partie supérieure, et en ce que ledit récipient contient un lit de décomposition des matières fécales et un lit de décomposition de l'urine, ces lits formant des éléments distincts. 12 - Appareil selon la revendication 11, caractérisé en ce que le lit de décomposition des matières fécales présente un fond cintré dont l'inclinaison est relativement forte au point où arrivent les fèces et le substrat carboné, la pente diminuant ensuite progressivement et croissant ensuite en sens opposé au voisinage de l'autre extrémité du récipient de sorte que la partie. supérieure a une forme de bol. 13 - Appareil selon la revendication 12, caractérisé en ce que le lit de décomposition des matières fécales présente trois parties planes différant par leurs inclinaisons par rapport à llhorizontaleO 14 - Appareil selon l'une quelconque des revendications 11, 12 ou 13 caractérisé en ce que le lit de décomposition des matières fécales est muni de moyens permettant d'établir ou de maintenir une température minimale prédéterminée au moins à l'endroit où se fait rapport du substrat carboné et des matières fécales. 15 - Appareil selon 11 une quelconque des revendications 11 à 14, caractérisé en ce que le lit de décomposition de 11 urine comporte au moins un plan incliné muni d'un filtre qui présente une grande surface et qui est traversé lentement par lturine dont la décomposition biochimique est ainsi assurée. 16 - Appareil selon la revendication 15, caractérisé en ce qu'il possède deux ou plusieurs filtres agencés à la suite l'un de 11 autre et au travers desquels l'urine est amenée à s1 écouler successivement au cours de sa décomposition. 17 - Appareil selon l'une quelconque des revendications 15 ou 16, caractérisé en ce que le ou les filtres sont en une masse poreuse faite d'un matériau inerte 18 - Appareil selon l'une quelconque des revendications 15 ou 16, caractérisé en ce que le filtre ou les filtres sont en un mat de laine minérale. 19 - Appareil selon l'une quelconque des revendications 15 à 18, caractérisé en ce que les filtres contiennent une culture de bactéries nitriques introduite par inoculation. 20 - Appareil selon l'une quelconque des revendications 15 à 19, caractérisé en ce que la dernière partie du ou des filtres est raccordée à des moyens pour répandre 1 t urine, décomposée par voie biochimique, à la surface du lit de décomposition des matières fécales. 21 - Appareil selon l'une quelconque des revendications 11 à 20, caractérisé en ce qutil est prévu des moyens permettant de faire arriver un excès d'air sur le lit de décomposition des matières fécales,