Brevet FR3147724A1 — publié le 20241018

Système bio-oxydant de type mécanique pour la transformation de déchets liquides et solides constitué d'une pompe d'alimentation, de deux électrovannes, d'un château composé de moto-réducteurs pour déplacer la vis sans fin, d'une soufflante qui transporte l'air à travers un canal d'aération jusqu'aux palettes des vis sans fin elles-mêmes où sont placés des trous de fuite d'air. Le château effectue des mouvements transversaux à la cuve et longitudinaux au moyen d'un moteur de pont roulant. L'homogénéisation des eaux usées avec des matières végétales se fait par bio-oxydation à une température comprise entre 60° et 70° degrés, assurant l'assainissement de la biomasse. Système bio-oxydant de type mécanique motorisé CLF MODIL pour la transformation des déchets liquides et solides Contexte de l'invention Le présent document s'inscrit dans le secteur technique des systèmes mécaniques des installations industrielles aptes à l'élimination es déchets liquides et solides, des digestats de biogaz et biométhane, des déchets zootechniques et agroalimentaires en se référant à des systèmes naturels de transformation en substance organique. Il s'agit de la transformation de déchets liquides et/ou solides, de préférence mais sans s'y limiter, en matériaux pelletables avec l’utilisation de matériaux végétaux à faible teneur en humidité, c'est-à-dire paille, copeaux de bois, etc. Actuellement, la gestion des eaux usées se fait par des systèmes très compliqués, énergivores ou indisciplinés, provoquant parfois une pollution de l'environnement, des nappes phréatiques, produisant de mauvaises odeurs et des désagréments pour la collectivité. Le but de la présente invention est donc de proposer un système bio-oxydant de type mécanique motorisé, capable de mélanger les eaux usées des substances décrites ci-dessus afin qu'elles soient traitées sans ajout de produits chimiques particuliers et qu'elles ne dégagent pas de mauvaises odeurs. Dans l'art connu, il existe des installations mécaniques qui s'occupent du traitement des eaux usées biologiques, mais elles présentent d'énormes inconvénients car elles ne parviennent pas à produire un compost humidifié, désinfecté homogène et surtout inodore. Contrairement à l’installation des machines proposée dans la présente invention, elle utilise un système d'aération directement sur les déchets organiques lors des opérations de transformation en amendant au moyen de souffleurs d’air, que nous analyserons mieux ci-dessous, placés directement sur chaque porte-palette des vis sans fin (11) qui travaillent de manière synchrone à l'intérieur d'une cuve (12) (34) dans laquelle les eaux usées sont immergées au moyen d'une pompe d'alimentation (13). La pompe d'alimentation (13) est située entre deux cloisons non limitées en béton (14) (15), de sorte que cette pompe soit séparée à la fois de la cuve de confinement et de l'extérieur. Le tuyau de la pompe d'alimentation (13) est fermé non seulement par une tôle d'acier (16) (17), mais aussi par des boulons d'ancrage (18) (19). Aux extrémités des tôles d'acier (16) se trouvent deux cloisons en caoutchouc (20) (21). De telles cloisons empêchent les odeurs gênantes de s'échapper. La pompe d'alimentation (13) prélève donc les eaux usées directement du tunnel d'alimentation pour l'introduire directement dans une conduite (22) qui rencontre un compteur de litres (23). Le compteur de litres est nécessaire pour connaître la quantité d'eau usée à insérer dans la cuve pour être traitée. La tuyauterie court ensuite sur toute la largeur de la cuve appuyée sur une poutre (24). La tuyauterie pendant sa course, c'est-à-dire environ à la moitié de la poutre, se divise en deux tuyaux de diamètre inférieur (25). Les deux tuyaux s'introduisent d'abord dans deux électrovannes différentes (26) (27) (dont nous verrons le fonctionnement ci-dessous), pour poursuivre leur course jusqu'à entrer dans une caténaire (28). La caténaire est placée au-dessus de la poutre droite (24) dans le sens horizontal. La caténaire, placée précisément sur la poutre droite, s'accroche par le bras d'entraînement (29) au château (30). Les deux tuyaux (25) entrent alors à l'intérieur du château pour arriver respectivement aux deux systèmes d'épandage en éventail droit (31) et gauche (32). Les systèmes d'éventails sont situés à droite et à gauche du château et respectivement devant et derrière les vis sans fin. Les systèmes d'éventails (31) (32) réalisés de préférence, mais sans s'y limiter, en acier ont la fonction de répandre les les eaux usées en provenance des deux tuyaux (25). Les vis sans fin sont reliées respectivement au château (30) de la machine directement aux moto-réducteurs (35) (36) non nécessairement électriques , tandis qu'une soufflante (37) toujours positionnée dans le château (30) souffle l’air dans le système d’aération jusqu'à chaque palette de vis sans fin. Pour mieux comprendre le fonctionnement, et donc le mécanisme des vis sans fin, on considère que la vis sans fin est constituée d'un porte-palette (45)et d'une palette (44), fixés dans l'arbre creux inférieur (46). Dans le porte-palette est pratiqué un canal pour la fuite d'air (48). Une bride de jonction est fixée dans la partie supérieure de l'arbre creux (47). Comme nous le préciserons plus en détail ci-dessous, les canaux du porte-palette sont pratiqués pour que l’air s'échappe pour déclencher et maintenir le processus biologique actif et les palettes ont également pour fonction d'homogénéiser au mieux les matériaux végétaux contenus dans la cuve avec les eaux usées. Les vis sans fin, comme décrit ci-dessus, sont reliées à des moto-réducteurs, qui permettent leur rotation. Le mouvement dans le sens horizontal et vertical des vis sans fin se fait au contraire au moyen d'une unité de commande hydraulique (49) alimentée électriquement. L’unité de commande hydraulique actionne quatre pistons hydrauliques (50) (51) (52) (53) de deux tailles différentes. Les pistons hydrauliques sont fixés au châssis du château (30) tant dans la partie supérieure que dans la partie inférieure au moyen de supports en fer et agissent sur le plancher des vis sans fin au moyen de deux broches de rotation fixées sur le plancher du château inférieur. Ces pistons permettent donc la rotation du plancher de vis sans fin (55) à la fois horizontalement et verticalement. Pour comprendre maintenant comment l’air est canalisé dans les vis sans fin, on considère qu'à l'intérieur du château (30) se trouve une soufflante électrique (56) à deux canaux (aspiration et compression). Cette soufflante électrique aspire l’air extérieur du canal d'aspiration (57) pour ensuite l'introduire dans le canal de compression (58). Le canal de compression de la soufflante est introduit dans un tuyau principal de diamètre prédéfini (59), qui atteint un réservoir de forme rectangulaire (60) placé horizontalement sur le plancher principal des vis sans fin. Du réservoir rectangulaire, des tuyaux de diamètre inférieur dépendent du nombre de vis sans fin qui peuvent être 3 ou 5. L’air comprimé est ainsi canalisé par le réservoir vers les tuyaux de diamètre inférieur qui s'insèrent à l'intérieur des supports cylindriques des vis sans fin elles-mêmes (61). L’air arrive ainsi à l'intérieur de la vis sans fin supérieure et est ainsi poussé vers le bas à l'intérieur de celle-ci jusqu'à atteindre la partie de l'arbre creux inférieur. L’air sort ainsi des canaux du porte-palette (62). Décrit jusqu'à présent chaque composant mécanique de l’invention est nécessaire pour une meilleure compréhension compte tenu de sa complexité détaillée de son utilisation au moment où il entre en service. Partant de l'hypothèse que la cuve (34) a déjà été remplie d'une quantité définie de matériel végétal et que le château (30) se trouve en position zéro (sommet de la cuve côté tableau de commande automate programmable) et que l’ensemble de la machine est complètement éteint, nous pouvons ainsi décrire ses mouvements dans la cuve et détailler ses fonctionnalités mécaniques. Manuellement, à l'aide d'un système électronique (automate programmable), la machine est programmée et démarrée. On active ainsi les moto-réducteurs contenus dans le château qui permettent aux vis sans fin (46), qui se trouvent initialement en position horizontale, de tourner de manière synchrone. Les arbres inférieurs des vis sans fin (46), qui tournent horizontalement vers la cuve au moyen d'une unité de commande hydraulique (49) à travers des pistons (50) (51) (52) (53), descendent en position verticale par rapport à la cuve (12). Le système d'aération est activé par la soufflante (56) qui pousse l’air dans l’arbre inférieur des vis sans fin (46), puis dans les canaux du porte-palette (62). Les eaux usées s’écoulant le long de la tuyauterie (22) trouvera d'abord l’électrovanne de gauche (26) fermée, pour permettre aux eaux usées de ne s'écouler que dans l'une des deux tuyauteries (25) afin qu'elle s'échappe sur le seul côté droit du système à épandage droit (31). On actionne alors le mouvement du château dans le sens transversal à la cuve en faisant glisser au moyen du bras d'entraînement (29) la caténaire (28) le long de l’axe de la poutre (24). Lorsque le château est proche de l'autre extrémité de la poutre, le système électronique (automate programmable) bloquera initialement l’électrovanne de droite, de sorte qu'il n'y ait plus d’eaux usées sur le système d'épandage droit, et un moto-réducteur non nécessairement électrique (41) est actionné qui permet au pont roulant où repose l’ensemble des machines, c'est-à-dire le château, de se déplacer longitudinalement vers la cuve. Ce déplacement s'effectue progressivement, c'est-à-dire exactement autant que la largeur des vis sans fin. De manière entièrement automatique et étant donné que les vis sans fin pendant le fonctionnement de la machine tournent sans arrêt, le système automate programmable ordonne à la seule électrovanne de gauche (26) de s'ouvrir et à l'électrovanne de droite (27) de rester fermée, car dans cette manière les eaux usées arriveront par l'un des deux tuyaux (25) ou plutôt par le tuyau de gauche pour être exact et tomberont sur le système d'épandage de gauche (32). Ceci afin que le château reprenne sa course en sens inverse de la cuve et toujours transversalement. Le mouvement du château de manière transversale et du pont roulant de manière longitudinale se poursuit dans le système qui vient d'être énoncé jusqu'à couvrir toute la zone de la cuve (34), puis revenir en mode de travail uniquement sans épandage des eaux usées jusqu'à ce que l'homogénéisation des eaux usées avec les matières végétales contenues dans la cuve soit achevée dans un temps prédéfini. La machine peut également faire seulement le cycle d'usinage (SANS ÉPANDAGE) pour homogénéiser et aérer la matière à l'intérieur du réservoir (MATIÈRES VÉGÉTALES ET DÉCHETS). Le présent système mécanique parvient par ses mécanismes à mettre en œuvre une décomposition oxydative de la substance organique opérée par des micro-organismes aérobies ; par rapport aux processus naturels connus (fumier, litière de forêt), cette décomposition se caractérise par une vitesse de transformation plus élevée et une production de chaleur considérable. En déplaçant et en aérant la biomasse (coformulant) avec les eaux usées (formant), il déclenche un processus aérobie qui alimente la formation de micro-organismes naturellement présents, puis favorise et sélectionne les conditions optimales de biodégradation de la substance organique des eaux usées, des digestats, des fèces et de l'urine avec un fort développement de chaleur et sans émissions d'odeurs appréciables. La paille ou d'autres matrices végétales, en plus de jouer le rôle de structurant pour le processus biologique, agit comme un biofiltre naturel pour les émissions car dans le lit, on sélectionne et développe une microflore bactérienne capable de dégrader, en les minéralisant, les molécules des composés polluants (organiques et inorganiques), en faisant en sorte qu'il n'y ait pas d'émissions et d'odeurs gênantes. Dans le processus aérobie mis en œuvre par l'installation, les transformations affectant la biomasse produisent des composés organiques écologiquement « durables » : matière organique/carbone organique --->ACIDES HUMIQUES et FULVIQUES, azote total/azote organique ---->azote élémentaire gazeux, composés soufrés --->sulfates hydrosolubles assimilables. Le processus est biologique ; le processus permet de réduire la charge polluante en réduisant/prévenant les émissions de gaz à effet de serre et d'acidifiants dans l'atmosphère (qui seraient stockés et éventuellement traités ultérieurement). La technologie utilisée par la présente invention utilise à toutes ses étapes de processus exclusivement des moteurs non nécessairement électriques, n'émettant pas de CO2 dans l'atmosphère lors du traitement des eaux usées et des digestats et réduit la charge d'azote par nitrification/dénitrification, processus mis en œuvre dans l'épuration biologique. De plus, il permet de réduire les volumes d'eaux usées à distribuer sur les champs ou à stocker dans des cuves. En effet, il élimine les odeurs même pendant le traitement. La paille, en plus de jouer le rôle de structurant pour le processus biologique, agit comme un biofiltre naturel pour les émissions car elle sélectionne et développe une microflore bactérienne capable de dégrader, en les minéralisant, les molécules des composés polluants (organiques et inorganiques), en veillant à ce que les émissions et les odeurs gênantes ne se développent pas. L’invention permet également l’hygiénisation du produit final (donc l’inactivation des graines de mauvaises herbes et des organismes pathogènes) car la température est maintenue à des valeurs supérieures à 60° C pendant au moins 5 jours consécutifs (conformément à la réglementation). , , , , , , , , , , , , , et sont des figures. Système bio-oxydant de type mécanique pour la transformation de déchets liquides et solides caractérisé en ce qu'il se compose d'une pompe d'alimentation (13) qui se branche en deux conduites supplémentaires (25) et deux électrovannes (26) (27), d'un château (30) contenant des moto-réducteurs non nécessairement électriques pour la rotation des vis sans fin (11), d'un souffleur avec réservoir d’air pour introduire de l'air dans les canaux pratiqués dans le porte-palette des vis sans fin et des systèmes de manutention des vis sans fin et de deux systèmes d'épandage des eaux usées à droite (31) et à gauche (32). Système bio-oxydant de type mécanique pour la transformation de déchets liquides et solides selon la revendication 1 caractérisé en ce que la pompe d'alimentation pour le transport des eaux usées est contenue à l'intérieur de deux cloisons en béton (14) (15). Système bio-oxydant de type mécanique pour la transformation de déchets liquides et solides selon la revendication 2 caractérisé en ce que le tuyau de la pompe d'alimentation est à l'intérieur d'un tunnel, lequel est fermé en surface par des tôles d'acier (16) (17) au moyen de boulons d'ancrage (18) (19) et de cloisons en caoutchouc supplémentaires (20) (21). Système bio-oxydant mécanique pour la transformation de déchets liquides et solides caractérisé par le fait qu'une conduite (22) est ancrée à partir de la tête de la pompe d'alimentation (33) qui longe l'axe transversal de la poutre (24). Système bio-oxydant de type mécanique pour la transformation de déchets liquides et solides caractérisé par le fait que la tuyauterie (22) se ramifie en deux autres tuyaux (25) qui passent à leur tour à travers deux électrovannes (26) (27). Système bio-oxydant de type mécanique pour la transformation de déchets liquides et solides caractérisé par le fait que les deux électrovannes (26)(27) peuvent être fermées ou ouvertes en alternance, de manière à ce que les eaux usées puissent toujours passer en alternance dans l'une des deux tuyauteries (25). Système bio-oxydant de type mécanique pour la transformation de déchets liquides et solides caractérisé par le fait que les deux tuyaux (25) sortant des électrovannes (26) (27) pénètrent à l'intérieur du château (30) et se ramifient respectivement dans un système à épandage droit (31) et dans un système à épandage gauche (32). Système bio-oxydant de type mécanique pour la transformation de déchets liquides et solides caractérisé par la possession d'un système d'épandage droit (31) et gauche (32). Ces systèmes d'épandage placés respectivement à droite et à gauche du château (30) ont pour fonction d'épandre les eaux usées arrivant des canalisations (25). Système bio-oxydant de type mécanique pour la transformation de déchets liquides et solides caractérisé par le fait qu'il est constitué d'un château (30). Ce système est actionné par un moto-réducteur situé à l'intérieur du château lui-même dont le mouvement transversal sur la cuve (34) est permis par l'arbre d'un moto-réducteur qui, au moyen de deux roues dentées, fait déplacer le château sur les poutres transversales vers la cuve sur laquelle sont placées les crémaillères, et un bras d'entraînement (29) fixé au château lui-même, déplace la caténaire (28) située sur la poutre droite (24). Système bio-oxydant de type mécanique pour la transformation de déchets liquides et solides caractérisé par le fait que le château (30) est situé sur un pont roulant qui, au moyen d'un moteur non nécessairement électrique (41), effectue la manutention longitudinale de la cuve (34). Les moteurs électriques ne peuvent pas être limités à deux. Système bio-oxydant de type mécanique pour la transformation de déchets liquides et solides caractérisé par le fait que dans le château (30) sont situés un nombre compris entre trois et cinq moto-réducteurs non nécessairement électriques (48) dans lesquels sont insérées, au moyen de brides de jonction (47), les vis sans fin (11). Système bio-oxydant de type mécanique pour la transformation de déchets liquides et solides caractérisé par le fait que les vis sans fin sont constituées d'un arbre creux (46), d'une palette (44) et d'un porte-palette (45) avec des canaux d'où sort l’air (62) qui permet la sortie de l'air. Système bio-oxydant de type mécanique pour la transformation de déchets liquides et solides caractérisé par le fait que les vis sans fin sont reliées à une unité de commande hydraulique, à des moto-réducteurs non nécessairement électriques et à un plancher (55) et que ces vis sans fin peuvent donc se déplacer horizontalement et verticalement par rapport à la cuve (34) au moyen de pistons (50)(51) (52) (53) et en vertu d'une broche de rotation du plancher de vis sans fin (54). Système bio-oxydant de type mécanique pour la transformation de déchets liquides et solides caractérisé par le fait qu'à l'intérieur du château (30) se trouve une soufflante électrique à deux canaux ou par un canal d'aspiration (57) qui s'introduit dans un canal de compression (58) qui s'introduit à son tour dans un tuyau principal (59). Cette tuyauterie est introduite dans un réservoir (60) à partir duquel, à son tour, des tuyaux sont acheminés qui s'insèrent à l'intérieur des supports cylindriques des vis sans fin (61). Système bio-oxydant de type mécanique pour la transformation de déchets liquides et solides selon la revendication 14 dans lequel l’air canalisé dans l’arbre inférieur des vis sans fin (46) arrive et sort en conséquence des canaux du porte-palette (45)(62), afin de mieux homogénéiser les eaux usées avec les substances végétales contenues dans la cuve (34). Système bio-oxydant de type mécanique pour la transformation de déchets liquides et solides selon les revendications 1 à 15 dans lequel tous les systèmes mécaniques sont équipés d'un système électronique (automate programmable) qui permet l’allumage et l'extinction et la gestion. Système bio-oxydant de type mécanique pour la transformation de déchets liquides et solides caractérisé par le fait que, au moment où la machine commence à fonctionner, les vis sans fin sont d'abord actionnées, puis le système d'aération pour ensuite actionner le flux de déchets à travers le système d'épandage (31) en trouvant l’électrovanne de gauche (27) fermée. Système bio-oxydant de type mécanique pour la transformation de déchets liquides et solides selon la revendication 17 caractérisé en ce que les vis sans fin prennent la position verticale à travers un plancher (55) auquel elles sont reliées, à travers des pistons (50) (51) (52) (53) et une broche de rotation des vis sans fin (54). Système bio-oxydant de type mécanique pour la transformation de déchets liquides et solides caractérisé par le fait qu'une fois que le château (30) atteint la partie transversale opposée de la cuve, le système d’automate programmable bloque l’électrovanne droite (31), le moteur du pont roulant (41) déplace longitudinalement vers la cuve (34) l’ensemble du château (30) dans une mesure égale à la largeur des vis sans fin. On ouvre ainsi l’électrovanne gauche (27) pour faire entrer les eaux usées dans le seul système d'épandage gauche (32). Système bio-oxydant de type mécanique pour la transformation de déchets liquides et solides selon la revendication 19 caractérisé en ce que le château (30) reprend sa course de manière inverse ou toujours transversale à la cuve (34) une fois que le pont roulant l'a déplacé. Système bio-oxydant de type mécanique pour la transformation de déchets liquides et solides selon les revendications 17 à 18 caractérisé en ce que le château (30) effectue des mouvements transversaux et longitudinaux grâce à un pont roulant pour couvrir toute la cuve (34) et revenir avec les mêmes mouvements pendant un temps déterminé pour que les eaux usées et le matériel végétal soient homogénéisés. Système bio-oxydant de type mécanique pour la transformation de déchets liquides et solides caractérisé par le fait que le système bio-oxydant libère de l'énergie sous forme de chaleur entre 60° et 70 ° degrés assurant l'assainissement de l'amendement contenu dans la cuve.