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r~ocED~ nE rRA~T~hNT I~Y.S DEJEC'FIONS HUMAINE:S OU ANIMALE:S
PAR MIC~O-ONOES ET DISPOSITIFS POllR SA MISE EN OEUVRE
La présente invention se rapporte au traitement des
déjections humaines ou animales et vise à proposer une nouvelle
technique de traitement par micro-ondes propre à résoudre les
problèmes d'assainissement posés par l'élimination desdites
5 déjections et, plus particulièrement, à réduire très
substantiellement les risques de pollution et autres nuisances
spécifiques à ce type de rejets et, ce, de manière autonome et
économi~ue.
: A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de
10 traitement des déjections humaines ou animales par micro-cndes,
caractér~sé en ce qu'il consiste à soumettre au moins les
parties solides des déjections à traiter à une irradiation par
micro-ondes dans des conditions contrôlées en sorte qu'en fin
de traitement desdites parties celles-ci aient atteint un degré
15 de dessication prédéterminé.
Suivant un mode de mise en oeuvre du procédé, les
déjections à traiter, à savoir les parties solides seules ou en
mélange avec les parties liquides, sont contraintes de défiler
dans un espace déterminé soumis aux irradiations micro-ondes,
20 dans des conditions de débit déterminées de facon à obtenir le
degré désiré de dessication des matières traitées à la sortie
de la zone d'irradiation.
Par ailleurs, avantageusement on recueille la vapeur d'eau
dégagée au cours du traitement aux micro-ondes en vue d'un
25 éventuel recycl.age ou récupération de l'eau de condensation.
2~2~
Egalemen~, avantageusement on recueille lesdites matières
dessiquées et on Les conditionne en vue de leur élimination ou
d'un traitement ultérieur.
Dans le cas où seules les parties solides sont traitées
5 aux micro-ondes, les parties liquides sont séparées avant le
traitement et soumise à évaporation pour recueillir l'eau en
vue de son éventuel recyclage ou récupération.
L'invention a également pour objet des dispositifs pour la
mise en oeuvre du procédé ci-dessus.
Un tel procédé est remarquablement efficace et permet de
transformer, selon un processus en circuit fermé et donc
autonome, des pro~uits polluants et générateurs de nuisances
diverses en résidus secs, stériles, de volume réduit et
facilement manipulables pour leur évacuation.
En outre, le procédé permet la récupération des eaux
contenues dans les déjections et en particulier leur recyclage
dans le système de collecte des déjections, contribuant ainsi à
assurer une autonomie pouvant être totale à l'installation de
traitement des déjections, cet avantage substantiel du procédé
20 de l'invention étant particulièrement intéressant dans son
application au traitement des déjections dans des sites à forte
fréquentation temporaire qui ne sont pas généralement équipés
notamment des facilités en eau requises, ou dans des sites
comportant d'importants volumes à traiter et stériliser, tels
2S que des élevages d'animaux, ou encore à bord de véhicules
aériens, terrestres ou maritimes.
D'autres caractéristiques et avantages ressortiront de la
description qui va suivre de modes de mise en oeuvre du procédé
de l'invention, description donnée à titre d'exemple uniquement
30 et en regard des dessins annexés sur lesquels :
- Figure 1 est une vue en perspective schématique d'une
installation de traitement de déjections humaines
mettant en oeuvre le procédé de l'invention ;
- Figure 2 est une vue en coupe verticale partielle
3~ d'un autre mode de mise en oeuvre du procédé de
l'invention :
- Figure 3 est une vue en coupe verticale axiale
schématique du module de l'installation de la figure
1 où s'opère la séparation solides/liquides préala-
2 ~ 2 ~
ble~ent au traitement aux micro-ondes des matières
solides et
- Figure 4 illustre schématiquement une installation
conforme à l'invention destinée au traitement ~e
~uantités importantes de déjections.
sur la figure 1 on a représenté schématiquement un mode de
mise en oeuvre du procédé de l'invention appliqué au traitement
de déjections humaines collectées à partir d'un cuvette de
WC 1.
La cuvette 1 est reliée par une canalisation 2 en légère
pente descendante à une cuve 3 de séparation solides/liquides.
La cuve 3 est reliée par une canalisation 4 à la partie
inférieure d'un module 5 d'acheminement des matières solides
provenant de la cuve 3 vers le haut en direction d'une unité 6
15 d'irradiation par micro-ondes. Au-dessus de l'unité 6
d'irradiation est disposé un extracteur 7 des gaz générés lors
du t~altement aux micro-ondes.
Plus précisément, les matières solides en provenance de
l'unité de traitement 6 sont acheminées au travers de
20 l'extracteur 7 par un conduit 8 qui aboutit à une cuve 9 de
récupération des matières traitées dessiquées.
L'extracteur 7 est constitué d'une enceinte entourant le
conduit 8 et destinée à récupérer les vapeurs véhiculées dans
le conduit 8 et qui s'en échappent à hauteur de l'extracteur 7
25 par des passages ménagés à cet effet dans la paroi dudit
conduit 8. Les vapeurs recueillies sont acheminées par une
canaliisation calorifugée 10 dans une cuve 11 de condensation
des vapeurs e~ eau. La condensation s'effectue à la pression
atmosphérique, la cuve 11 étant mise ~ l'atmosphère par une
30 chemihée 12 comportant un filtre (non représenté), un
extrateur-ventilateur 13 et un chapeau de ventilation 14.
La cuve 9 est une enceinte dans laquelle débouche le
conduit 8 après traversée de l'extracteur 7. La cuve 9 est
munie d'une trappe d'accès 15 permettant l'insertion dans la
35 cuve d'un sac de recueil des matières dessiquées acheminées par
ledit conduit 8.
L'enceinte de la cuve 9 est reliée par une canalisation
calorifugée 16 à la cheminée 12.
~2~9
,
La canalisatlon recueille les vapeurs résiduelles à
l'intérieur de la cuve 9 et les évacue avec retour de l'eau de
condensation vers la cuve 11.
La cuve 11 est par ailleurs reliée par une canalisation
5 17, munie éventuellement d'un filtre 18 et d'un surpresseur 19,
à la cuvette 1 afin de réutiliser l'eau condensée pour le
vidage et le nettoyage de la cuvette.
La cuve 3 est par ailleurs munie d'évents 20, d'un conduit
21 d'évacuation de ga~, d'une trappe d'accès 22 et d'un conduit
10 23 équipé d'un manchon de filtrage 24 chargé d'acheminer les
parties liquides en provenance de la cuve 3 vers une cuve
d'évaporation 25. Cette cuve, de conception classique, est
équipée de résistances chauffantes électriques plongeantes
chargées d'évaporer l'eau contenue dans le mélange eaux-urines
15 provenant de la cuve de séparation 3.
La cuve 25 est munie d'évents 26, d'un condult
d'évacuation des gaz 27 et d'une canalisation 28 d'amenée des
vapeurs dans la cuve de condensation 11. Une dérivation 29
munie d'une vanne 30 de régulation de vapeur relie la
20 canalisation 28 à la cheminée 12, en amont du filtre.
L'ensemble 5-6 de la figure 1 est par exemple conforme au
dispositif représenté schématiquement sur la figure 2.
Sur cette figure 2 on a représenté en 31 un conduit
vertical cylindrique dans lequel est disposée une vis
25 d'Archimède 32 mue par un ensemble moto-réducteur symbolisé en
33.
Le conduit 31 traverse une enceinte annulaire 34 formant
guide ou applicateur d'ondes et concentrant les micro-ondes
émises par un générateur 35 sur la matière transitant à
30 l'intérieur dudit conduit 31 dont la paroi est en un matériau
approprié, par exemple du "Téflon", transparent vis à vis des
mlcro-ondes.
La vis d'Archimède 32 ne s'étend pas ,usqu'à l'applicateur
de micro-ondes 34.
L'installation de la figure 1 peut comporter une unité de
traitement 6 constituée d'un applicateur 34 et d'un générateur
35 tels que représentés sur la figure 2 et un module 5
d'acheminement dans un conduit 31 des matières à traiter
comprenant une vis d'Archimède 32 verticale actionnée par
2 ~ 2 ~
exemple par un moteur électrique 36 par l'intermédiaire d'une
transmission appropriée 37.
Dans le mode de réalisation de la figure 2, le conduit 31,
après traversée de l'applicateur 34, débouche dans un réservoir
5 etanche 38 mis à l'atmosphère par un conduit 39 muni d'un
filtre 40.
Toujours dans le mode de réalisation de la figure 2 et
contrairement au mode de réalisation de la figure 1, la
totalité des parties solides et liquides des déjections amenées
10 par gravité par la canalisation 2 en provenance de la cuvette
1, est admise dans le module 31-32 d'acheminement des matières
vers la zone de traitement aux micro-ondes. Toutefois, seules
les matières solides sont prises en charge par la vis 32, la
partie liquide étant évacuée à la partie inférieure du conduit
15 31 par une canalisation 41 en direction d'une cuve
d'évaporation 42 analogue à la cuve 25 de la figure 1 et munie
d'un conduit 43 d'évacuation des vapeurs avec filtre 44.
Le fonctionnement des moyens d'acheminement (5,31,32) des
figures 1 et 2 des matières solldes en direction de l'espace,
20 délimité a l'intérieur du conduit 31, à hauteur de
l'applicateur micro-ondes 34, d'irradiation desdites matières
par des micro~ondes appropriées est le suivant.
La vis 32 pousse de manière continue les matières solides
dans le conduit 31 en direction de l'applicateur à micro-ondes
25 34. Au cours de la traversée de la zone du conduit 31 entourée
par l'applicateur 34, les matières subissent une ir~adiation
aux micro-ondes telles qu'à la sortie de la zone irradiée les
matières soient dans l'état de dessication désiré. Dans la
présente application, il est souhaitable d'avoir des matières
30 aussi sèches que possible afin de réduire le volume des déchets
solides, et de faci.liter leur manipulation ou conditionnement
ultérieur.
Le générateur à micro-ondes 35 et son applicateur 34 sont
des dispositifs connus. On peut utiliser par exemple comme
35 applicateur ceux décrits dans EP-0.252.542 ou tout autre
syst~me ~ section rectangulaire ou carrée formant cavité de
traitement, conforme aux normes en vigueur, en particulier
concernant les fuites micro-ondes. A ce propos, des capteurs de
fuites micro-ondes sont prévus, d'une part, à proximité du
2~2,3~9~
générateur 35 et, d'autre part, dans l'habitacle où est
installée la cuvette 1.
La fréquence du générateur micro-ondes est par exemple de
2450 MHz, ou une autre des fréquences autorisées pour
5 l'appllcation industrielle, scientifique ou médicale. Un ou
plusieurs générateurs à puissance restituée de 800 W, 1200 W ou
plusieur KW sont utilisés. De même, il peut être prévu
plusieurs applicateurs 34. Un même applicateur peut être relié
à plusieurs générateurs, de même que plusieurs ensembles
10 générateur-applicateur peuvent être places en parallèle et côte
à côte autour du conduit 31.
La puissance de l'unité de génération de micro-ondes est
calculée de telle sorte qu'elle permette le degré de
dessication désiré des matières traitées, le débit de ces
15 dernières dans la zone du conduit 31 traversant le ou les
applicateurs 34, déterminé et réglé par la vitesse de rotation
de la vis 32, étant également un paramètre essentiel du
traitement micro-ondes.
Ces divers paramètres dépendent bien entendu du volume de
20 déjections à traiter.
Dans l'installation de la figure 1, les matières
dessiquées sont acheminées par le conduit 8 par la poussée
exercée par les matières sous-jacentes elles-mêmes poussées par
la vis 32, en direction de l'extracteur 7 chargé de collecteur
25 la vapeur d'eau engendrée au cours du traitement des matières.
Ensuite, les matières dessiquées sont poussées dans la
cuve 9 où elles sont ensachées à la manière des poussières dans
un sac d'aspirateur. Ainsi, les matières dessiquées sont
enfermées dans un sac étanche facile à manipuler en vue de son
30 évacuation ou d'un éventuel traitement de récupération
ultérieure.
~ans le mode de réalisation simplifié de la figure 2, les
matieres dessiquées sont stockées dans le réservoir 38 et
récupérées par l'intermédiaire d'une trappe de visite 45.
Dans l'installation de la figure 1 l'unité 5 ne reçoit que
les matières solides en provenance de la cuve 3. sur la ~igure
3 on a représenté schématiquement un mode de réalisation d'une
telle cuve.
Celle-ci est constituée d'une enceinte cylindrique 46
40 d'axe vertical, munie en son centre d'une trappe d'accès 47
2~8~
permettant notamment la mise en place d'un filtre cylindrique
central 48. L'espace annulaire interne de l'enceinte ~6 est
divisé en deux parties par une grille 49 de forme tronconique
délimitant un espace inférieur 50 de collecte de la partie
5 liquide 51 (urine et eau) des déjections et un espace supérleur
52 de collecte des pa~ties solides.
Les déjections (mélange solides/liquides) sont introduites
dans l'enceinte ~6 par un conduit (2 dans le mode de
réalisation de la figure 1) ou par plusieurs si la même
10 installation traite les déjections de plusieurs cuvettes
xeliées à la même cuve 3.
La partie liquide 51 est évacuée par le conduit 23 relié à
ladite cuve d'évaporation 25.
La partie solide 53 est dirigée par le conduit 4 à l'unité
15 de traitement (5,6). Il est à noter que l'inclinaison de la
grille 49 a tendance à pousser par un effet de coin les
matières solides 53 vers l'extérieur, en direction de l'orifice
du conduit 4.
La cuve d'évaporation 25, dont la structure et le
20 fonctionnement sont bien connus, permet de récupérer l'eau par
condensation de la vapeur amenée par la canalisation 28 dans la
cuve de condensation 11.
L'eau ainsi récupérée est avantageusement recyclée vers la
cuvette 1 par exemple, ce qui permet de faire fonctionner
25 l'installation de manière autonome sans nécessité de la relier
à un réseau extérieur de fourniture d'eau.
Eventuellement, un simple réservoir d'eau d'appoint (non
rep~ésenté) peut être prévu dans l'installation.
Alors que dans le mode de réalisation de la ~igure 1,
30 seules les matières solides sont envoyées vers la vis
d'~cheminement 32, dans le mode de réalisation de la figure 2,
c'est l'ensemble solides/liquides qui est admis directement,
par la canalisation 2, dans le logement de la vis 32.
L'évacuation de la partie liquide se fait par gravité à
35 l'extrémité inférieure du conduit 31, par la canalisation 41.
Dlune manière générale, la vis 32 est mise en service
automatiquement grâce à un capteur de présence de matière
disposé à proximité du débouché du conduit (4, figure 1 ; 2,
figure 2) d'introducti.on des matières à traiter dans le
40 logement de la vis 32, un tel capteur étant symbolisé en 54 sur
2~2~99
la figure 2 et relié (55~ a l'ensemble moto-réducteur 33
(36,37) de commande de la vis. Un tel capteur 54 peut être
placé dans la cuve 3 (figure 3) en un endroit approprié.
Si seules les matières solides sont à envoyer ~ans le
5 module d'acheminement 5, ]es matières liquides peuvent être
séparées avant introduction dans le module 5 par tous moyens
appropriés, avec récupération et recyclage de l'eau ou simple
élimination.
Il est à noter qu'une telle séparation n'est pas
10 indispensable, le mélange solides/liquides pouvant être traité
sans séparation dans l'unité 6, le ou les générateurs de micro-
ondes étant réglés en conséquence, les vapeurs d'eau
recueillies par l'extracteur 7 et complémentairement par
l'enceinte 9 étant simplement plus importantes en quantité.
15 L'eau de condensation est soit récupérée et recyclée, soit
éliminée par tous moyens appropriés.
Dans les modes de réalisation des figures 1 et 2, la vis
32 est dlsposée à la verticale mais elle pourrait être agencée
différemment et être, par exemple, inclinée ou à l'horizontale.
La figure 4 illustre une variante d'application du procédé
de l'invention au traitement de grandes quantités de déjections
et tout particulièrement de déjections animales.
La figure 4 représente schématiquement une installation de
traitement en cascade comprenant une trémie 56 de récept~on des
25 matieres (solides et liquides mélangés) à traiter, une trémie
57 de ~éception des matières dessiquées après traitements aux
micro-ondes operés dans une pluralité d'unités en série 58a,
58b, etc... en nombre variable.
Chaque unité 58a, 58b, etc..., comprend au moins un
30 conduit d'acheminement horizontal 59 muni par exemple d'une vis
d'Archimède analogue à celle du dispositif de la figure 2,
entraînée par un moto-reducteur 60. Chaque conduit 59 relie une
trémie amont à une trémie aval. Sur la figure 4 sont
~ep~esentées, outre les deux trémies d'extrémité 56,57, deux
35 trémies intermédiaires 61 et 62 respectivement.
Chaque conduit 59 est équipé d'au moins un ensemble
générateur-applicateur de micro-ondes 6i et d'au moins un
extracteur de vapeurs 64 entourant le conduit 59 qui est, à ce
niveau, muni de perforations ou analogues dans sa paroi pour
40 l'extraction des vapeurs.
202~D~9
Les extracteurs 64 sont reliés par des conduits 65 à une
unité Inon représentée) de condensation pour la récupé~ation et
l'éventuel recyclage de l'eau extraite des matières traitées.
Dans le schéma de la figure 4, chaque unité 58a,58~,etc...
5 comporte un seul conduit 59, un seul ensemble générateur-
applicateur 63 et un seul extracteur 64, mais on peut prévoir
un seul conduit 59 et plusieurs dispositi~s 63 et 6~ côte à
côte, ou bien plusieurs conduits 59 en parallèle avec chacun un
ou plusieurs dispositifs 63 et un ou plusieurs dispositifs 64.
Le dispositif extracteur 64 peut être constitué par
exemple par une chambre d'application de micro-ondes du type
équlpant le dispositif 63 et dont l'entrée, au lieu d'être
raccordée à un générateur micro-ondes serait reliée au conduit
d'extraction 65, le conduit 59 étant bien entendu muni de
15 perforations ou passages dans sa paroi à hauteur de cette
chambre d'application.
Chaque trémie intermédiaire 61,62 comporte, en partie
haute, un orifice de déversement du conduit 59 de l'unité de
traitement amont et, en partie basse, la vis d'acheminement de
20 l'unité de traitement aval.
De plus, chaque trémie intermédiaire 61,62 est coiffée
dluh collecteur 66 d'extraction des vapeurs également relié à
ladite unité de condensation.
Les parametres des unités de traitement 58a,58b,etc..., à
25 savoi~ fréquence des micro-ondes, débit des matieres dans le ou
les conduits 59, sont réglés de façon que la matière déversée
dans la trémie finale 57 ait le degré de dessication désiré,
les degrés de dessication des matières dans les trémies
intermédiaires 61,62 étant intermédiaires entre celles des
30 états respectivement initiaux et finaux des matières traitées.
Une telle installation permet le traitement de quantités
importantes de déjections notamment d'origine animale.
Les matières dessiquées se trouvent en vrac dans la ou les
trémies 57 et sont évacuées par tous moyens appropriés à des
35 fins d'élimination, retraitement ou recyclage.
Par ailleurs, sans sortir du cadre de l'invention, on peut
imaginer tout autre moyen qu'une vis d'Archimède pour acheminer
dans les conditions requises de débit contrôlé les matières à
traiter dans ]'espace d'application des micro-ondes, lequel
40 espace peut avoir une configuration géométrique différente
2~2~
1.0
selon la nature du moyen d'acheminement et la morphologie du
conduit d'ache~.inement des matières.
Enfin, la séparation solides/gaz en aval du traitement aux
micro-ondes peut s'opérer d'une autre manière que par
5 extraction de vapeur et condensation de l'eau à la pression
atmosphérique, à la manière connue, comme c'est le cas dans
l'installation de la figure 1.
.
