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WO 2013/166600
PCT/CA2013/050351
DISPOSITIF ET PROCÉDÉ POUR BROYER ET RÉCUPÉRER DES DÉCHETS
DOMESTIQUES ORGANIQUES
DOMAINE DE L'INVENTION
La présente invention est relative au domaine du traitement et de la
récupération des
déchets domestiques organiques, tels que les déchets de table. Plus
particulièrement, la
présente invention concerne un dispositif et un procédé pour broyer et
récupérer des
déchets domestiques organiques en les séparant en un composé solide, un
composé
liquide et un composé gazeux, tous trois récupérables.
ÉTAT DE LA TECHNIQUE
Le tri des ordures et le recyclage d'une partie de celles-ci est un modèle de
gestion
durable qui s'est implanté dans divers pays. La gestion des matières
résiduelles
organiques reste un enjeu majeur. Les matières résiduelles organiques sont le
plus
souvent traitées dans des usines d'épuration des eaux ou disposées dans des
sites
d'enfouissement. Lors de leur décomposition, celles-ci sont responsables de
fortes
émissions de méthane qui est un gaz à effet de serre vingt fois plus nocif que
dioxyde
de carbone. De plus, les frais d'acheminement de ces matières organiques
résiduelles
vers des sites d'enfouissement par des camions à ordures représentent la part
majoritaire du budget alloué par les municipalités au traitement des déchets.
Les matières organiques résiduelles domestiques peuvent être récupérées via le
réseau
d'égouts municipaux qui reçoit les renvois sanitaires et les déchets
domestiques
organiques préférablement broyés, tels que les résidus végétaux, la viande et
les
graisses. La manière usuelle de traiter par broyage les déchets domestiques
organiques
consiste à les verser dans un évier muni d'un broyeur. Le broyeur est actionné
par
l'usager et les résidus broyés sont évacués de la même manière que les eaux
usées
s'écoulant dans l'évier vers le réseau des égouts municipaux.
L'addition des déchets domestiques organiques broyés dans le réseau des égouts
municipaux résulte en une concentration élevée en composés organiques et
solides
suspendus dans les eaux usées. Les dispositifs de broyage classiques
augmentent
ainsi la pollution des eaux usées traitées en stations d'épuration
municipales. Les
traitements physico-chimiques et biologiques utilisés dans ces stations
doivent ainsi
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purifier un plus grand volume d'eaux usées et des eaux usées plus polluées, ce
qui
augmente les coûts d'équipement et de production.
De plus, la forte concentration en composés organiques et solides suspendus
des eaux
usées augmente les risques d'insalubrité et nécessite des vidanges plus
fréquentes lors
des cas d'utilisation de fosses sceptiques.
Par ailleurs, les matières résiduelles organiques représentent une source
d'engrais et de
biogaz valorisable lorsqu'elles sont traitées de manière adéquate par bio-
méthanisation.
Cependant, les dispositifs de broyage des déchets organiques domestiques sont
directement reliés au réseau des égouts municipaux et ne sont pas configurés
pour
récupérer les déchets organiques dans un but de valorisation par bio-
méthanisation.
Il existe donc un besoin pour une technologie apportant au moins une solution
à l'un des
problèmes et/ou désavantages tels que ceux ci-dessus mentionnés concernant la
récupération des matières résiduelles organiques domestiques et leur
valorisation.
SOMMAIRE DE L'INVENTION
La présente invention concerne un dispositif et un procédé de broyage et
récupération
des matières résiduelles organiques domestiques mettant à profit la
décantation des
matières broyées en un composé liquide, un composé solide et un composé
gazeux.
Selon un aspect optionnel de l'invention, il est proposé un dispositif de
broyage et de
récupération des matières résiduelles organiques. Le dispositif comprend un
broyeur
adaptable à un évier et produisant par broyage une suspension aqueuse de
résidus
organiques broyés à partir des matières résiduelles organiques. Le dispositif
comprend
également un bac de décantation recevant la suspension aqueuse de résidus
organiques broyés et séparant celle-ci par décantation en une phase liquide,
une phase
solide et une phase gazeuse. Le bac de décantation comprend au moins une
chambre
de décantation ayant une entrée configurée pour alimenter la chambre avec la
suspension aqueuse, une sortie de liquide évacuant la phase liquide décantée,
une
sortie de solide évacuant la phase solide décantée et une sortie de gaz
évacuant la
phase gazeuse.
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Selon un aspect optionnel du dispositif, le broyeur peut comprendre un système
d'addition d'eau permettant de diluer les résidus organiques broyés dans la
suspension
aqueuse afin de faciliter l'écoulement. L'eau peut être ajoutée
automatiquement lorsque
le broyeur est actionné. Optionnellement, l'eau ajoutée peut être une eau
grise.
Selon un aspect optionnel du dispositif, le bac de décantation et le broyeur
sont reliés
via le réseau d'égouts municipal.
Selon un aspect optionnel de l'invention, il est proposé un dispositif de
récupération des
matières résiduelles organiques. Le dispositif comprend un bac de décantation
recevant
une suspension aqueuse de résidus organiques et séparant celle-ci par
décantation en
une phase liquide, une phase solide et une phase gazeuse. Le bac de
décantation
comprend au moins une chambre de décantation ayant une entrée configurée pour
alimenter la chambre avec la suspension aqueuse, une sortie de liquide
évacuant la
phase liquide décantée, une sortie de solide évacuant la phase solide décantée
et une
sortie de gaz évacuant la phase gazeuse. Au moins une partie des résidus
organiques
contenus dans la suspension aqueuse peuvent avoir été au préalablement broyés,
par
exemple par un broyeur.
Selon un aspect optionnel des dispositifs, le bac de décantation est enfoui en
dessous
du niveau du sol de manière à ce que la chambre de décantation soit au même
niveau
de profondeur que le réseau d'égouts municipal, soit entre 1 et 10 m ou entre
1 et 8 m.
Alternativement, le bac de décantation peut être placé au niveau du sol dans
le cas où
les conditions climatiques le permettent. Optionnellement, le bas de
décantation peut
être enfouit à l'intérieur ou à l'extérieur d'un bâtiment.
Selon un aspect optionnel des dispositifs, la sortie de liquide de la chambre
de
décantation est en communication directe avec le réseau d'égouts municipal de
manière
à ce que la phase liquide décantée rejoigne les eaux usées pour un traitement
subséquent.
Selon un aspect optionnel des dispositifs, la sortie de solide est en
communication
directe avec une interface de pompage au travers de laquelle la phase solide
est
pompée hors de la chambre de décantation. Optionnellement, l'interface de
pompage
est au niveau du sol afin d'être accessible à un véhicule muni d'un système de
pompage, tel qu'une pompe à vide.
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Selon un aspect optionnel des dispositifs, la sortie de gaz est en
communication directe
avec un évent du réseau d'égouts municipal.
Selon un autre aspect optionnel des dispositifs, la sortie de gaz peut
alimenter un
moteur ou une turbine pour produire de l'électricité et/ou de la chaleur.
Optionnellement,
la sortie de gaz peut alimenter une centrale thermoélectrique ou une
chaufferie
collective.
Selon un aspect optionnel des dispositifs, la chambre de décantation comprend
un mur
de dérivation adjacent à l'entrée de la chambre et se projetant vers une
partie inférieure
de la chambre, de manière à dériver les résidus organiques broyés entrants
vers la
partie inférieure de la chambre afin d'éviter que ceux -ci rejoignent la
sortie de la phase
liquide décantée.
Selon un aspect optionnel des dispositifs, l'entrée de la chambre de
décantation est en
communication directe avec le réseau d'égouts municipal. Cette configuration
permet
d'évacuer une portion de la suspension aqueuse ayant une teneur en résidus
organiques broyés réduite ou nulle directement dans le réseau d'égouts
municipal sans
passer par la chambre de décantation. Cette configuration permet également de
d'alimenter la chambre de décantation avec des rejets sanitaires provenant du
réseau
d'égouts municipal.
Selon un aspect optionnel des dispositifs, le dispositif comprend au moins une
fenêtre
d'observation permettant de visualiser et localiser tout problème de surplus
de
remplissage de la chambre de décantation. Optionnellement, la fenêtre
d'observation
peut être configurée de manière à permettre un nettoyage ou une vidange afin
de
résoudre tout problème localisé.
Selon un aspect optionnel des dispositifs, l'entrée de la chambre de
décantation peut
être munie d'une valve de changement de direction qui se met sélectivement en
position
ouverte, dite position de broyage , renvoyant ainsi la suspension aqueuse
de résidus
organiques broyés vers la chambre de décantation. Par défaut, cette valve est
en
position fermée, dite position d'écoulement , renvoyant alors toute eau
usée
s'écoulant depuis l'évier vers le réseau d'égouts municipal sans passer par le
bac de
décantation. Optionnellement, la valve de changement de direction peut se
mettre
automatiquement en position de broyage lorsque le broyeur est actionné.
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Selon un aspect optionnel des dispositifs, le bac de décantation peut
comprendre lui-
même une pluralité de moyens de sondage de niveaux dans la chambre de
décantation.
Le bac de décantation peut comprendre au moins deux moyens de sondage de la
phase
liquide et au moins un moyen de sondage de la phase solide. Par exemple, le
bac de
décantation peut comprendre au moins une sonde supérieure de niveau liquide
détectant un niveau maximal de la phase liquide, une sonde inférieure de
niveau liquide
détectant un niveau inférieur de la phase liquide, et une sonde de niveau
solide
détectant un niveau maximal de la phase solide.
Selon un aspect optionnel des dispositifs, le dispositif peut comprendre
également un
contrôleur principal relié électriquement à un interrupteur du broyeur afin
d'en contrôler
l'actionnement. Le contrôleur peut donc empêcher un utilisateur d'actionner le
broyeur.
Alternativement, le contrôleur principal peut être relié électriquement au bac
de
décantation pour contrôler son remplissage et sa vidange.
Selon un aspect optionnel des dispositifs, le dispositif peut comprendre un
afficheur
individuel relié électriquement au contrôleur principal indiquant l'état de
fonctionnement
du dispositif à l'utilisateur du broyeur.
Selon un aspect optionnel des dispositifs, le dispositif peut comprendre une
unité de
récupération solide recevant la phase solide évacuée par la sortie de solide
de la
chambre de décantation. Optionnellement, l'unité de récupération solide peut
être un
composteur ou un bioréacteur.
Selon un aspect optionnel des dispositifs, les dispositifs peuvent comprendre
au moins
une conduite localisée en périphérie de la chambre de décantation et
configurée pour
effectuer un échange de chaleur avec la chambre de décantation.
Optionnellement, la
au moins une conduite peut alimenter un système de récupération de chaleur ou
un
bâtiment pour des fins de chauffage.
Selon un aspect optionnel des dispositifs, le bac de décantation peut inclure
une
pluralité de chambres de décantation adjacentes configurées de manière à ce
que la
phase liquide décantée puisse s'écouler depuis une première chambre de
décantation
vers une dernière chambre de décantation. La sortie liquide d'une chambre de
décantation est alors en communication avec la chambre de décantation
adjacente, et la
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sortie liquide de la dernière chambre de décantation est en communication avec
le
réseau d'égouts municipal.
Selon un aspect optionnel des dispositifs, le broyeur peut être un premier
broyeur
compris dans une pluralité de broyeurs broyant les matières résiduelles
organiques de
manière à former une suspension aqueuse de résidus organiques broyés qui est
envoyée vers au moins une chambre de décantation.
Selon un autre aspect optionnel de l'invention, il est proposé un procédé de
broyage et
de récupération des matières résiduelles organiques. Ce procédé comprend une
étape
de broyage des matières résiduelles organiques par un broyeur pour produire
une
suspension aqueuse de résidus organiques broyés et une étape de guidage de la
suspension aqueuse vers une chambre de décantation d'un bac de décantation. Le
procédé comprend également une étape de décantation de la suspension aqueuse
pour
former une phase liquide, une phase solide et une phase gazeuse dans la
chambre de
décantation. L'étape de guidage vers le bac de décantation se fait
simultanément avec
l'étape de broyage.
Selon un aspect optionnel du procédé, le procédé peut comprendre une étape de
vidange liquide durant laquelle la phase liquide décantée sort de la chambre
de
décantation. Optionnellement, l'étape de vidange liquide dirige la phase
liquide décantée
depuis la chambre de décantation vers le réseau d'égouts municipal afin de
rejoindre les
eaux usées. L'étape de vidange liquide peut se faire simultanément à l'étape
de
décantation dès lors que la phase liquide décantée atteint une sortie de
liquide de la
chambre de décantation.
Selon un aspect optionnel du procédé, le procédé peut comprendre une étape de
vidange solide au cours de laquelle la phase solide est évacuée de la chambre
de
décantation lorsque la phase solide atteint un niveau maximal de solide.
Optionnellement, l'étape de vidange solide est effectuée par un véhicule muni
d'un
système de pompage, tel qu'une pompe à vide.
Selon un aspect optionnel du procédé, le procédé peut comprendre une étape de
vidange gazeuse au cours de laquelle tout gaz formé dans la chambre de
décantation
lors de l'étape de décantation est évacué par un évent du réseau d'égouts
municipal.
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Selon un aspect optionnel du procédé, l'étape de broyage peut comprendre une
addition
d'eau afin de diluer les résidus organiques broyés dans la suspension aqueuse
pour en
faciliter l'écoulement lors de l'étape de guidage. Optionnellement, l'eau
utilisée peut être
de l'eau grise.
Selon un aspect optionnel du procédé, l'étape de guidage peut comprendre une
dérivation de la suspension aqueuse de résidus organiques broyés vers une
partie
inférieure de la chambre de décantation. Optionnellement, l'étape de guidage
peut
comprendre un détournement d'une portion de la suspension aqueuse ayant une
teneur
en résidus organiques broyés réduite ou nulle vers le réseau d'égouts
municipal sans
passer par la chambre de décantation.
Selon un aspect optionnel du procédé, le procédé peut comprendre une étape
d'inspection au travers d'une fenêtre d'observation afin de vérifier le
fonctionnement du
bac de décantation et visualiser le niveau de solide dans la chambre de
décantation.
Selon un aspect optionnel du procédé, le procédé peut également comprendre une
étape de contrôle par un contrôleur principal afin de contrôler l'étape de
guidage vers le
bac de décantation lorsque le broyeur est actionné lors de l'étape de broyage.
L'étape
de contrôle peut également contrôler à l'aide du contrôleur principal l'étape
de vidange
liquide, l'étape de vidange solide ou une combinaison de celles-ci.
Optionnellement,
l'étape de contrôle peut comprendre un blocage de l'étape de broyage lorsqu'un
niveau
maximal de solide est atteint dans la chambre de décantation.
Selon un aspect optionnel du procédé, le procédé peut également comprendre une
étape de récupération de la phase gazeuse pour alimenter une installation de
génération
d'électricité ou de chaleur.
Selon un aspect optionnel du procédé, le procédé peut également comprendre une
étape de récupération de la chaleur générée par la phase solide avec au moins
une
conduite échangeuse de chaleur.
Selon un aspect optionnel du procédé, le procédé peut également comprendre une
étape de récupération de la phase solide pour alimenter un composteur ou un
bioréacteur.
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DESCRIPTION BREVE DES FIGURES
Les différentes caractéristiques de l'invention et autres aspects optionnels
sont illustrés
au travers des figures suivantes.
La Figure 1 est un schéma d'un dispositif de broyage et récupération des
déchets
domestiques organiques selon un aspect optionnel de l'invention.
La Figure 2 est un schéma d'une valve à clapet magnétique selon un aspect
optionnel
de l'invention.
La Figure 3 est un schéma d'un bac de décantation hors sol selon un aspect
optionnel
de l'invention.
La Figure 4 est un schéma d'un bac de décantation enfouit selon un autre
aspect
optionnel de l'invention.
La Figure 5 est un schéma d'un bac de décantation enfouit selon un autre
aspect
optionnel de l'invention.
La Figure 6 est un schéma d'un afficheur d'état du dispositif selon un aspect
optionnel
de l'invention.
La Figure 7 est un schéma d'un afficheur d'état du dispositif selon un autre
aspect
optionnel de l'invention.
La Figure 8 est une vue en perspective d'un complexe d'immeuble comprenant un
dispositif selon un aspect optionnel de l'invention.
La Figure 9 est une vue de dessus d'un réseau de maisons unifamiliales
comprenant un
dispositif selon un aspect optionnel de l'invention.
La Figure 10 est une vue schématique en perspective
Bien que l'invention soit décrite relativement aux aspects illustrés par les
figures ci-
dessus mentionnées, il est bien sûr entendu que la portée de l'invention n'est
pas limitée
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à ces seuls exemples. Au contraire, toutes les alternatives, modifications et
équivalents
possibles sont potentiellement considérés.
DESCRIPTION DÉTAILLÉE DE L'INVENTION
La présente invention fournit un dispositif de broyage et de récupération des
matières
résiduelles organiques. Elle concerne également le procédé de broyage et de
récupération relatif à ce dispositif.
Il est entendu que les matières résiduelles organiques considérées sont
déchets
domestiques organiques principalement issus des aliments et comprennent des
résidus
de viandes et de légumes ainsi que des résidus huileux. Cela peut également
inclure
des résidus de bois ou de sable. Cela peut aussi inclure les rejets
sanitaires, aussi
appelés bio-déchets.
Il est également entendu par phase solide, toute phase solide pouvant
comprendre un
certain pourcentage d'humidité.
Il est également entendu par phase liquide, toute phase liquide pouvant
comprendre un
certain pourcentage de particules solides.
Selon la Figure 1, le dispositif de broyage et de récupération comprend tout
d'abord un
évier (2) muni d'un broyeur (4). Le broyeur (4) peut être doté d'un
interrupteur qui,
lorsque actionné par un usager, broie les déchets domestiques organiques que
l'usager
a préalablement versés dans l'évier (4), produisant alors des résidus
organiques broyés.
L'addition d'eau est nécessaire afin de produire une suspension aqueuse de
résidus
organiques broyés pouvant s'écouler dans les canalisations. Cette addition
peut se faire
par l'usager en laissant s'écouler de l'eau par un robinet de l'évier lors du
broyage. Cette
addition peut également se faire automatiquement au sein du broyeur lorsque le
broyeur
est déclenché. Avantageusement, l'eau ajoutée peut être de l'eau grise, c'est-
à-dire de
l'eau recyclée (eau de pluie, eau usée, etc.).
Le broyeur (4) est en communication fluide avec un tuyau en aval ayant une
valve, qui
peut être une valve à clapet telle qu'une valve à clapet magnétique (6). Cette
valve (6)
dispose de deux positions, une position ouverte dite position de broyage
et une
position fermée dite position d'écoulement . La valve à clapet magnétique
(6) est en
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position de broyage lorsque le broyeur (4) est en fonctionnement et dirige
alors la
suspension aqueuse de résidus organiques broyés vers un bac de décantation (8)
auquel elle est connectée. La position par défaut de la valve (6) est la
position
d'écoulement pour laquelle tout ce qui s'écoule dans l'évier (2) est dirigé
vers le réseau
d'égouts municipal. Ainsi, le broyeur broie les déchets domestiques organiques
et
produit une suspension aqueuse de résidus broyés qui atteint alors la valve
(6) en
position broyage, ainsi dirigée vers le bac de décantation (8). Le bac de
décantation (8)
inclut une chambre de décantation (9) dans laquelle la suspension aqueuse de
résidus
broyés, par phénomène de décantation, se sépare en une phase liquide
surnageant au-
dessus d'une phase solide. La phase solide est constituée des résidus
organiques
broyés qui ont sédimenté dans une partie inférieure de la chambre de
décantation (9).
La décantation de la suspension peut aussi amener à la libération de gaz,
appelé
biogaz, issu du processus de fermentation et de décomposition des résidus
broyés. Le
bac de décantation (8) inclut une entrée (10) recevant la suspension aqueuse
de résidus
broyés, une sortie de liquide (12) évacuant la phase liquide, une sortie de
solide (14)
évacuant la phase solide et une sortie de gaz (16) évacuant le biogaz. La
phase liquide
et le biogaz sont préférentiellement évacués vers les égouts municipaux qui
comprennent un évent pour libérer le biogaz et qui renvoient le liquide aux
stations
d'épurations municipales. Optionnellement, la sortie de gaz (16) peut être
reliée à une
chambre de récupération de biogaz qui peut elle-même alimenter une chaudière
domestique au gaz. Le dispositif selon la présente invention comprend
également un
contrôleur (18) relié électroniquement à la valve à clapet magnétique (6) et
au bac de
décantation (8).
La valve à clapet magnétique est illustrée avec plus de détails sur la Figure
2. Cette
valve (6) peut être configurée en Y et elle comprend alors un clapet
électromagnétique (20) relié électriquement au broyeur (4) ou son interrupteur
et
optionnellement au contrôleur (18). Le clapet (20) se met en position de
broyage lorsque
le broyeur (4) est actionné afin d'envoyer les résidus de déchets broyés vers
le bac de
décantation (8). La position par défaut du clapet (20) est la position
d'écoulement qui
dirige tout ce qui s'écoule depuis l'évier (2) vers le réseau d'égouts
municipal. Le
contrôleur (18) peut ainsi empêcher le clapet (20) de se mettre en position de
broyage
lorsque le bac de décantation contient une quantité maximale de phase solide
(équivaut
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à un niveau maximal de la phase solide dans la chambre de décantation) ou
lorsque le
bac de décantation est vidangé.
Il est entendu que le dispositif selon la présente invention ne se limite pas
à une valve à
clapet magnétique mais à toute valve ou système permettant de distribuer un
flux
entrant entre deux sorties disponibles et pouvant être actionné mécaniquement
ou
électriquement.
Les Figures 3, 4 et 5 illustrent différentes variantes du bac de décantation
selon la
présente invention. La Figure 3 illustre un bac de décantation situé au niveau
du sol
(aussi qualifié de hors-sol), et qui peut être à l'intérieur d'un bâtiment ou
à l'extérieur si
les conditions climatiques du lieu géographique le permettent. Les Figures 4
et 5 sont
des variantes du dispositif où le bac de décantation est enfoui en-dessous du
niveau du
sol. Que le bac de décantation soit au niveau du sol ou en-dessous du niveau
du sol,
ses éléments caractéristiques et son fonctionnement restent similaires.
Selon la Figure 3, la chambre de décantation (9) du bac de décantation (8)
peut
comprendre plusieurs sondes de niveaux (22, 26 et 30). Des sondes de niveaux
de type
sonar peuvent être utilisées pour détecter le niveau de la phase solide (dit
niveau
solide ) et des sondes de niveau à flotte peuvent être utilisées pour
détecter le niveau
de la phase liquide (dit niveau liquide ). Une sonde supérieure de niveau
liquide (22)
peut être optionnellement localisée dans une partie supérieure de la chambre
de
décantation (9) afin de détecter lorsque la phase liquide atteint un niveau
maximal de
liquide (24). Une sonde inférieure de niveau liquide (26) est optionnellement
localisée
dans la partie supérieure de la chambre de décantation (9), en-dessous de la
sonde
supérieure de niveau liquide (22). La sonde inférieure de niveau liquide (26)
permet de
détecter lorsque la phase liquide atteint un niveau inférieur de liquide (28).
Les sondes
de niveau liquide (22 et 26) peuvent être électriquement reliées au contrôleur
principal
(18). Une sonde de niveau solide (30) est optionnellement localisée dans une
partie
inférieure de la chambre de décantation (9). Cette sonde (30) peut détecter
lorsque la
phase solide atteint un niveau maximal de solide (32). Elle peut également
être
électriquement reliée au contrôleur principal (18).
Toujours selon la Figure 3, le bac de décantation (8) peut également
comprendre un
disperseur (34) localisé à proximité de l'entrée (10) qui disperse les résidus
broyés
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entrants dans la chambre de décantation (9). Le bac de décantation (8) peut
comprendre plusieurs dispositifs de fermeture (36, 38 et 40). En effet, ces
dispositifs de
fermeture (36, 38 et 40) peuvent être utiles en cas de vidange ou de
maintenance du
bac de décantation (8). Les dispositifs de fermeture (36, 38 et 40) sont
optionnellement
des clapets magnétiques. L'entrée (10) du bac (8) peut ainsi comprendre un
premier
clapet magnétique (36); la sortie de liquide (12) peut comprendre un second
clapet
magnétique (38); et la sortie de gaz (16) peut comprendre un troisième clapet
magnétique (40). Il est préférable que la sortie de gaz, aussi appelée évent,
comprenne
un filtre à odeurs afin de minimiser les odeurs pouvant être associée à la
phase gazeuse
s'échappant par la sortie (16). Les trois clapets (36, 38 et 40) peuvent être
en position
ouverte ou fermée. Optionnellement, la position par défaut du premier et
troisième clapet
magnétique (36 et 40) est une position ouverte alors que la position par
défaut du
deuxième clapet magnétique (38) est une position fermée empêchant tout liquide
de
s'échapper par la sortie de liquide (12).
Toujours selon la Figure 3, le bac de décantation peut comprend aussi
optionnellement
une soupape de vide (42) localisée dans une partie supérieure de la chambre de
décantation (9). Afin de mieux gérer l'évacuation de la phase solide, la
chambre (9) peut
disposer d'un fond (44) préférablement incliné vers la sortie de solide (14).
L'angle
d'inclinaison du fond (44) peut être choisi de manière à ce que la phase
solide soit
évacuée par gravité. Le bac (8) comprend alors au moins un support (46)
permettant de
soutenir le fond (44) incliné. La sortie de liquide (12) comprend également
optionnellement une barrière à sédiments (48) (aussi qualifiée de mur de
dérivation), afin
d'empêcher toute particule solide issue des résidus broyés de s'engager dans
la sortie
de liquide (12).
Lorsque la suspension aqueuse de résidus broyés entrent par l'entrée (10) du
bac de
décantation (8), ils peuvent être dispersés par le disperseur (34) afin d'être
mieux
répartis à l'intérieur de la chambre de décantation (9). Les résidus
s'accumulant dans la
chambre (9) commencent dès lors à décanter en se séparant en une phase liquide
surnageant au-dessus d'une phase solide. Les quantités de phase solide et de
phase
liquide croissent au fur et à mesure que le broyeur (4) fournit des résidus
broyés en
suspension aqueuse. Ce processus correspondant au fonctionnement normal du bac
de
décantation peut être qualifié de phase de marche .
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Lorsque que le dispositif est muni de valve, sondes et système de contrôle, il
peut
fonctionner de la manière suivante. Lorsque le niveau maximal de liquide (24)
est atteint
par la phase liquide, la sonde supérieure de niveau liquide (22) le détecte et
le
contrôleur principal auquel elle est électriquement reliée, enregistre
automatiquement
l'information. La phase dite de vidange liquide est enclenchée. Le contrôleur
(18) agit
alors sur le broyeur en l'empêchant d'être actionné. La valve à clapet
magnétique (6) ne
peut donc plus se mettre en position de broyage et ne peut être qu'en position
d'écoulement, renvoyant tout ce qui s'écoule dans l'évier vers les égouts
municipaux.
Simultanément, le contrôleur (18) ouvre le second clapet magnétique (38) afin
de laisser
s'écouler une portion de la phase liquide au travers de la sortie de liquide
(12),
préférablement vers les égouts municipaux. Lorsque la phase liquide en
s'écoulant
atteint le niveau inférieur de liquide (28), la sonde inférieure de niveau
liquide (26) le
détecte et l'information est automatiquement enregistrée par le contrôleur
(18). Le
contrôleur (18) referme alors le second clapet magnétique (38) et reconnecte
électriquement le broyeur (4) à la valve à clapet magnétique (6) afin que
l'actionnement
du broyeur (4) mette automatiquement la valve (6) en position de broyage pour
envoyer
à nouveau les résidus broyés vers le bac de décantation (8). La phase de
vidange
liquide est ainsi terminée et la phase normale est à nouveau mise en fonction.
Lorsque la phase solide atteint le niveau maximal de solide (32), la sonde de
niveau
solide (30) le détecte et l'information est automatiquement enregistrée par le
contrôleur
principal (18). La chambre de décantation est alors considérée comme pleine et
une
vidange de la phase solide, aussi appelée étape de vidange solide, peut être
effectuée.
Durant la vidange, le contrôleur (18) agit alors sur le broyeur en l'empêchant
d'être
actionné. La valve (6) ne peut donc plus se mettre en position de broyage et
ne peut
alors être qu'en position d'écoulement, renvoyant tout ce qui s'écoule dans
l'évier vers le
réseau d'égouts municipal. Le contrôleur (18) referme également les premier et
second
clapets magnétiques (36 et 40) afin d'isoler la chambre de décantation (9) et
de laisser
seulement la sortie de solide (14) ouverte. Optionnellement, la sortie de
solide (14) est
reliée à une pompe à vide qui aspire la phase solide hors du bac de
décantation (8). Les
premier et troisième clapets magnétiques (36 et 40) fermés assurent que
l'aspiration
sous vide n'endommage pas les parties amont du dispositif. La soupape de vide
(42)
assure quant à elle que la chambre de décantation (9) n'implose pas sous
l'effet de
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l'aspiration sous vide. La pompe à vide peut être préférablement reliée à un
composteur
domestique ou à un camion municipal de vidange organique.
Selon les Figures 4 et 5, le bac de décantation peut être enfouit en-dessous
du niveau
du sol. Préférablement, la profondeur d'enfouissement doit être suffisante
pour que le
contenu du bac de décantation ne puisse pas geler, c'est-à-dire que le bac
doit être en-
dessous que ce qui est communément appelé le niveau de gel. Le bac de
décantation
peut donc être installé en dessous des canalisations existantes de gaz et
adapté
directement aux canalisations des eaux usées du réseau d'égouts municipal.
Selon la Figure 4, la sortie de solide (14) peut être située au centre de la
partie inférieure
de la chambre de décantation (9) et se prolonger verticalement vers le haut en
un
conduit de sortie solide (50) qui peut être refermé par une trappe (52)
localisée au
niveau du sol. La phase de vidange solide se fait en connectant une pompe à
vide au
conduit de sortie solide (50) à une interface de pompage après ouverture de la
trappe
(52). Le conduit de sortie solide peut ainsi avoir une surface externe dont
une portion
inférieure est en contact avec les phases liquide et solide contenues dans la
chambre de
décantation (9). Les sondes de niveaux (22, 26 et 30) sont optionnellement
disposées le
long de cette portion inférieure de la surface externe du conduit de sortie
solide (50).
La Figure 5 illustre une variante du bac de décantation enfouit en-dessous du
niveau du
sol et ne comprenant pas de valve, de sondes et système de contrôle. Le bac de
décantation peut être relié directement au réseau d'égouts municipal,
s'adaptant ainsi
très facilement aux unités de traitement des eaux usées subséquentes
existantes dans
le réseau.
Le bac de décantation (8) peut comprendre plusieurs chambres de décantation
(9) en
communication fluide les unes avec les autres. Chaque chambre de décantation
(9)
dispose d'une entrée (10) par laquelle la suspension aqueuse de résidus broyés
est
alimentée. La suspension aqueuse peut provenir d'une canalisation du réseau
d'égouts
municipal reliant la sortie du broyeur (non illustré sur la Figure 5) à
l'entrée (10) de
chambre de décantation (9). L'entrée (10) est préférablement située sur le
dessus de la
chambre de décantation (9).
Par phénomène de gravité et d'entraînement, une partie de la suspension
aqueuse
ayant une teneur élevée ou maximale en résidus organiques broyés entre dans
chaque
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chambre de décantation par l'entrée correspondante. L'autre portion de la
suspension,
ayant une teneur réduite ou nulle en résidus organiques broyés, est entraînée
dans la
canalisation du réseau d'égouts municipal. Les résidus broyés qui n'ont pas eu
la
chance d'entrer dans la première chambre de décantation peuvent entrer dans
les
chambres subséquentes lors de leur entraînement dans la canalisation du réseau
d'égouts municipal.
Toujours selon la Figure 5, un mur de dérivation (48) peut être disposé de
manière
adjacente à l'entrée (10) et en opposition à la sortie de liquide (12) afin
d'entraîner les
résidus organiques broyés vers le fond de la chambre (9) et d'éviter qu'ils
n'empruntent
la sortie de liquide (12). Dans un dispositif comprenant plusieurs chambres de
décantation, chacune des sorties de liquide de la première chambre de
décantation et
des chambre de décantation intermédiaire est reliée à la chambre de
décantation
subséquente. Le phénomène de décantation est ainsi prolongé et amélioré. Si la
décantation n'a pas pu être complète dans une chambre de décantation, elle
peut se
poursuivre lorsque la phase liquide, ayant encore une teneur élevée en
solides, passe
dans la chambre de décantation subséquente. La phase solide décantée
s'accumule
dans chacune des chambres de décantation (9) du bac de décantation (8). Une
sortie de
solide (14) peut être disposée dans l'alignement de l'entrée (10) et être
configurée en un
conduit qui se prolonge jusqu'au niveau du sol vers une interface de pompage
(70). Un
véhicule muni d'un dispositif de pompage peut ainsi se raccorder à cette
interface (70)
afin de procéder à la phase de vidange solide de chacune des chambres de
décantation
(9). Optionnellement, le bac de décantation peut aussi inclure une fenêtre
d'observation
(72) configurée de manière à ce qu'une observation de la sortie de la dernière
chambre
de décantation (9) ou de l'intérieur de chacune des chambres de décantation
(9), puisse
être faite depuis le niveau du sol. Cette observation permettant de localiser
tout
problème existant et déclencher des opérations de maintenance ou de vidange.
Il est entendu que le dispositif illustré en Figure 5 peut être utilisé en
combinaison avec
tous les éléments de la variante de ce dispositif illustrée en Figure 4, sauf
incompatibilité
évidente de structure.
Les matières résiduelles organiques broyées peuvent ainsi être récoltées dans
le but de
produire du biogaz, compost, engrais ou toute autre forme de valorisation. Le
dispositif
peut être facilement installé en amont du réseau d'égouts municipal et en aval
du réseau
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domestique d'une habitation résidentielle ou d'un ensemble d'habitations
regroupées.
Avantageusement, le dispositif peut également décanter les résidus solides
issus des
rejets sanitaires et évacués dans la même canalisation du réseau d'égouts
municipal en
communication avec la ou les chambres de décantation.
Le nombre de chambres de décantation et la dimension de chacune de ces
chambres
dépendent de plusieurs variables telles que le débit de la suspension aqueuse
sortant
du broyeur, la teneur en résidus broyés de la suspension aqueuse, le nombre de
broyeurs reliés à un même bac de décantation ou encore la capacité de
traitement du
réseau d'égouts municipal. Touts ces variables dépendent du pays dans lequel
le
dispositif est installé et plus précisément de la municipalité ou du quartier
dans lequel il
est installé.
De plus, le temps de décantation varie selon la dimension de chaque chambre de
décantation. Le bac de décantation peut être vidangé de sa phase solide
hebdomadairement ou mensuellement selon l'utilisation du broyeur ou des
broyeurs. Le
type de sol ou la qualité de l'air ambiant définissent le matériau à choisir
pour le bac de
décantation et le reste du dispositif.
Les Figures 6 et 7 représentent un système d'affichage reflétant l'état de
fonctionnement
du dispositif de broyage et de récupération selon la présente invention.
L'affichage
subséquemment décrit est particulièrement adapté aux dispositifs comprenant
une valve
de changement de direction et des sondes de niveaux tels que décrits
précédemment.
Selon les Figures 6 et 7, le dispositif de broyage et de récupération selon la
présente
invention comprend optionnellement un afficheur individuel (54) électriquement
connecté
au contrôleur principal (18) et comprenant au moins quatre voyants lumineux
(56, 58,
60 et 62). Cet afficheur peut être installé de manière à être visible par un
usager lors de
l'utilisation du broyeur. Lorsque le bac de décantation est en phase de marche
(Figure
6a), le premier voyant (56) s'allume et signifie la phase de marche à l'usager
du broyeur.
Lorsque ce premier voyant (56) est allumé, la valve à clapet magnétique
pourrait donc
se mettre automatiquement en position de broyage et renvoyer les résidus
broyés au
bac de décantation lorsque le broyeur est actionné. Lorsque le bac de
décantation est
en phase de vidange liquide (Figure 6b) ou lorsqu'une vidange solide doit être
effectuée
(Figure 6c), un second voyant d'arrêt (58) s'allume et signifie à l'usager du
broyeur que
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le broyeur ne peut être actionné. La valve à clapet magnétique resterait donc
alors en
position d'écoulement. Un troisième et quatrième voyant (60 et 62) s'allume
alors
respectivement simultanément pour indiquer à l'usager si le broyeur est bloqué
pour
cause de vidange liquide ou solide. Lorsque le quatrième voyant (62) est
allumé,
l'usager peut ainsi appeler un responsable municipal ou un service privé afin
de
vidanger le bac (8) de sa phase solide. L'usager lui-même pourrait également
optionnellement utiliser cette phase solide pour du compostage. La Figure 7
représente
une version de l'afficheur individuel comprenant en plus un bouton
d'actionnement (64)
du broyeur et un clavier numérique (66) ainsi qu'un afficheur numérique (68)
permettant
à l'usager de rentrer des données de contrôle ou d'être informé sur les
paramètres du
bac de décantation.
Optionnellement, le dispositif peut être installé dans un immeuble comprenant
plusieurs
appartements et donc plusieurs broyeurs, reliés à un bac de décantation. Selon
la
Figure 8, les différents appartements d'un complexe d'immeubles renvoient
leurs résidus
de déchets broyés vers un bac de décantation d'une capacité volumique
adéquate.
Selon la Figure 9, le dispositif peut également être installé dans un quartier
de plusieurs
maisons unifamiliales renvoyant leurs résidus de déchets broyés vers un bac de
décantation installé à cet effet à proximité. Un camion de vidange municipal
peut alors
vidanger en une fois la phase solide issue des déchets domestiques organiques
de tout
un quartier ou immeuble. Préférablement, le quartier de plusieurs maisons
unifamiliales
ou le complexe d'immeubles peut disposer de plusieurs bacs de décantations.
Encore
plus préférablement, ces bacs de décantation peuvent être en communication
fluide par
des tuyaux prévus à cet effet et en communication électrique avec un ou
plusieurs
contrôleurs.
La figure 10 illustre schématiquement le bac de décantation (8) autour duquel
sont
disposés en périphérie des conduites (74) permettant de récupérer par échange
thermique la chaleur produite par la matière solide décantée dans la ou les
chambre(s)
de décantation. La matière solide décantée est avantageusement à une
température,
par exemple entre 11 et 18C, permettant ainsi de valoriser la chaleur produite
en
alimentant un système de chauffage ou de climatisation d'un bâtiment par
exemple. 1.
A notre fosse la chaleur on la récupère à l'aide de tuyau tout le tour de la
fosse qui capte
la chaleur prévue à cet effet.
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Il devrait être entendu que la présente invention inclut tout dispositif
permettant de
valoriser la matière solide décantée ou encore le biogaz produit. Par exemple,
des
systèmes de captation du biogaz peuvent être installée en communication avec
le bac
de décantation afin de récupérer le biogaz produit qui sera ensuite envoyé
dans une
unité de cogénération (chaleur/électricité) par exemple. Alternativement, il
peut être
choisi de ne pas récupérer le biogaz et de récupérer régulièrement la matière
solide
décantée avant que celle-ci ne se décompose, afin d'alimenter des composteurs
ou des
bioréacteurs par exemple, ou bien encore servir de biocombustible.
Préférablement, le dispositif est installé dans le cadre de la construction
d'un bâtiment
ou d'un ensemble de bâtiments pouvant recevoir une certification LEED
(Leadership in
Energy and Environmental Design) qui est attribuée aux constructions ayant un
design
et un fonctionnement respectant l'environnement.
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