FR2686814A1 - Procede de traitement et de valorisation des dejections animales obtenues en elevage industriel hors-sol, telles que le lisier. - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un procédé de traitement et de valorisation des déjections animales, telles que le lisier caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant à: - réceptionner (1) lesdites déjections dans une cuve de stockage; - faire floculer (2) essentiellement la matière fermentescible contenue dans lesdites déjections: - séparer (3) les matières essentiellement fermentescibles floculées des matières essentiellement non fermentescibles de façon à obtenir un solide essentiellement organique S1 et une eau résiduaire E1 ; - précipiter (4) les nitrates et les phosphates contenus dans ladite eau résiduaire E1 sous forme de phosphate ammoniaco-magnésien de façon à obtenir un solide essentiellement minéral S2 et une eau résiduaire peu chargée E2 .; - séparer (5) ledit solide essentiellement minéral S2 précipité de l'eau résiduaire peu chargée E2 .
Description
Procédé de traitement et de valorisation des déjections animales obtenues en élevage industriel hors-sol, telles que le lisier.
L'économie agricole des pays industrialisés s'est orientée depuis de nombreuses années vers l'élevage intensif des animaux destinés soit à la boucherie soit à la reproduction. Le concept d'élevage intensif visant à répondre aux besoins importants du marché a révolutionné les techniques de production et a conduit à pratiquer l'élevage en-dehors des surfaces naturelles traditionnelles, de façon à contrôler plus facilement les paramètres intervenant dans la croissance ou la reproduction des animaux. Ce type d'élevage, appelé élevage hors-sol, est maintenant très couramment utilisé tant dans le domaine avicole que dans le domaine de l'élevage des porcs ou des bovins.
L'élevage industriel hors-sol, bien que conduisant à des valeurs de productivité beaucoup plus élevées que celles obtenues par les techniques d'élevage traditionnelles, n'est cependant pas sans poser certains problèmes au rang desquels on trouve la production de déjections. Ces techniques ont en effet contribué à la modification des compositions des déjections animales, due à l'évolution des nutriments utilisés mais surtout à la concentration localisée de ces déjections.
Les problèmes posés par la concentration des déjections d'origine animale sont particulièrement accrus dans le cadre de l'élevage industriel des porcs. Le lisier est en effet source de nuisances et, bien que constituant un excellent engrais, il ne peut être écoulé dans sa totalité par cette voie de valorisation.
Au rang des nuisances provoquées par le lisier, la principale consiste en l'odeur qu'il dégage et qui est susceptible d'empêcher l'implantation d'unités d'élevage porcin à proximité des habitations. La teneur en micro-organismes du lisier constitue également une source possible de pollution bactériologique.
La nature liquide du lisier et sa constitution physico-chimique ont conduit à utiliser l'épandage sur les sols cultivables environnant les unités de production, en tant que voie de valorisation. Cette technique permet d'améliorer de façon nonnégligeable la fertilité des sols traités. Cependant, les quantités de matières ainsi distribuées peuvent outrepasser les capacités d'acceptation des sols et conduirent à plus ou moins long terme à des conséquences néfastes sur l'environnement.
Le lisier de porc est un mélange intime de fécès, de soies et de reflux d'aliments. Le lisier peut également contenir de l'eau pluviale venue s'ajouter à sa composition durant son stockage. Le volume de lisier rejeté par un porc dépend essentiellement de l'âge de l'animal et de son type d'alimentation. En moyenne, chaque porc rejette 1 m3 de lisier ce qui conduit en moyenne, dans les élevages industriels intensifs, à des quantités de 2,5 m3 par place et par an. La composition physico-chimique des lisiers est très variable et dépend, en outre, du régime alimentaire et de la présentation des aliments. Le stade physiologique de développement de l'animal ne joue cependant pas un rôle très important, contrairement à la nature de l'alimentation. Afin d'obtenir des lisiers plus facilement utilisables, il a été proposé, parmi d'autres solutions, de modifier la nature des aliments apportés aux porcs d'élevage. I1 a ainsi été proposé de réduire le taux de phosphates de ces aliments dans le but d'obtenir un lisier moins riche en ce composé. Toutefois, ce type de méthode montre très vite ses limites liées aux impératifs concernant la nutrition des animaux.
Le tableau 1 indique les teneurs moyennes en matières sèches, en azote total et en phosphore des lisiers de truies gestantes et de porcelets.
<tb>
<SEP> Paramètres <SEP> Truies <SEP> gestantes <SEP> Porcelets <SEP> sevrés
<tb> Matière <SEP> sèche <SEP> g/l <SEP> 10,4 <SEP> 8,9 <SEP>
<tb> Azote <SEP> total <SEP> gfl <SEP> 6,5 <SEP> 6,3
<tb> P205 <SEP> g" <SEP> 6,5 <SEP> 5,6
<tb>
Tableau 1
Les quantités d phosphore et d'azote sont inégalement réparties entre la phase solide du lisier et la phase liquide. Ainsi, les échantillons moyens de lisier de porcherie montrent que 87 % du phosphore total est présent dans la phase solide tandis que 85 % de l'azote total est présent dans la phase liquide.
<tb> Matière <SEP> sèche <SEP> g/l <SEP> 10,4 <SEP> 8,9 <SEP>
<tb> Azote <SEP> total <SEP> gfl <SEP> 6,5 <SEP> 6,3
<tb> P205 <SEP> g" <SEP> 6,5 <SEP> 5,6
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Tableau 1
Les quantités d phosphore et d'azote sont inégalement réparties entre la phase solide du lisier et la phase liquide. Ainsi, les échantillons moyens de lisier de porcherie montrent que 87 % du phosphore total est présent dans la phase solide tandis que 85 % de l'azote total est présent dans la phase liquide.
La composition physico-chimique du lisier varie au cours du stockage : les matières organiques se dégradent et le pourcentage de matière minérale, par rapport à la matière sèche augmente; la quantité d'azote ammoniacal augmente par rapport à la quantité d'azote total.
L'épandage du lisier pose en particulier des problèmes de contamination des eaux de surface et des eaux souterraines. Des études ont montré que les pertes par lessivage de l'azote sous diverses formes variaient de 5%, pour un épandage de printemps à 25% pour un épandage en automne ou en hiver. Dans les régions pratiquant de façon très importante l'épandage du lisier, il a également été démontré que les opérations d'épandage concouraient à l'aggravation du phénomène de pollution atmosphérique. Ces études ont conduit à réglementer les opérations d'épandage, notamment suivant les saisons, afin d'éviter que celles-ci soient à l'origine d'une augmentation trop importante des taux de nitrate dans l'environnement et de gènes olfactives.
La valorisation du lisier en tant que fertilisant connait donc des limites dues à sa nature mais également aux quantités produites, souvent extrêmement importantes. Bien que pratiquant fréquemment en parallèle des cultures, les producteurs de porcs ne disposent généralement pas de surfaces cultivables suffisamment importantes pour écouler la totalité du lisier produit par leur élevage.
Ces producteurs se trouvent donc face à un problème de développement et de gestion des excédents du lisier, problèmes qui se répercutent au niveau régional lorsque les régions pratiquent abondamment l'élevage industriel intensif hors-sols des porcs. Afin de gérer ces excédents, des banques régionales de lisier ont été crées pour favoriser les échanges régionaux et inter-régionaux entre les producteurs de lisier, c'est-à-dire les éleveurs, et les utilisateurs, c'est-à-dire les cultivateurs. Les quantités "exportées" de lisier restent cependant aléatoires et dépendent de la volonté d'acceptation des receveurs.
Les déjections constituant une source de nuisances notamment olfactive et microbiologique, on a donc cherché différents moyens pour éliminer ou transformer les quantités excédentaires de lisier ou à les épurer.
Le premier moyen, qui peut être utilisé pour se débarasser de ces excédents est de les détruire par voie thermique. Cependant, la destruction de telles matières, entraîne une consommation d'énergie et de possibles pollutions atmosphériques.
Sous l'impulsion des autorités compétentes dans le domaine de l'agriculture et de l'environnement, d'autres techniques ont été récemment développées dans le but d'épuiser et/ou de valoriser économiquement les quantités excédentaires de lisiers.
Ces techniques de valorisation doivent répondre à des normes sévères en matière de rejets dans l'environnement et conduire à un résidu le plus riche possible en éléments fertilisants (azote, potassium, phosphore) afin de conférer à ce résidu une valeur marchande importante. Leur mise au point a nécessité l'étude précise de la constitution du lisier.
L'une des techniques connues de transformation du lisier consiste à fermenter celui-ci de façon à en tirer un gaz pouvant être utilisé pour fabriquer soit de la vapeur soit de l'électricité et de l'eau chaude. Selon cette méthode, le lisier subit une première étape de fermentation méthanique en milieu anaérobie. Cette étape de fermentation conduit à l'obtention du gaz. Le résidu issu de cette fermentation subit ensuite par exemple une centrifugation de façon à obtenir une phase liquide et une phase solide. La phase liquide peut être épurée par voie biologique tandis que la phase solide subit un séchage thermique conduisant à l'obtention d'un résidu sec pulvérulent contenant les éléments fertilisants initiaux du lisier. Cette technique présente l'avantage de conduire à des résidus solides et liquides désodorisés. Cependant, l'énergie produite sous-forme de gaz ne couvre pas les besoins nécessaires pour les étapes d'évaporation et de séchage ; le traitement est donc énergétiquement déficitaire. De plus, cette technique, essentiellement basée sur des procédés biologiques met en oeuvre des installations volumineuses et coûteuses.
Une autre technique envisagée pour traiter les excédents de lisier consiste à provoquer l'évaporation de l'eau contenue dans ce lisier en utilisant un fluide porteur constitué par de la paraffine. Cette technique consiste à acidifier le lisier à un pH voisin de 5 de façon à rendre l'ammoniac qu'il contient non volatil. Le lisier ainsi traité est par exemple mélangé avec de la paraffine. La méthode consiste ensuite à procéder à révàporation de l'eau contenue dans ce mélange puis à séparer par centrifugation la parafine du solide. La buée issue des opérations d'évaporation peut être condensée et le liquide obtenu épuré biologiquement. La phase solide obtenue est constituée de lisier brut déshydraté.
Cette technique de traitement thermique du lisier présente l'inconvénient d'être grosse consommatrice d'énergie et de nécessiter des installations importantes.
De plus, elle induit l'utilisation de paraffine dont le recyclage total n'est pas assuré, ce qui concourt à augmenter son coût. Par ailleurs, le résidu sec obtenu en fin de traitement n'est pas désodorisé. ll peut donc poser des problèmes d'utilisation et constituer une source de nuisance.
La présente invention a pour objet de proposer un procédé non destructif de traitement et de valorisation des déjections animales obtenues en élevage industriel hors-sol, telles que le lisier, ne présentant pas les inconvénients de ceux de l'état de la technique. En particulier, l'un des buts de l'invention est de proposer un procédé non-destructif de traitement et de valorisation des déjections animales conduisant à obtention d'une eau résiduaire débarrassée de l'essentiel du phosphore, de l'azote et des matières en suspension telles que notamment les micro-organismes.
L'invention a également pour objet de proposer un tel procédé pouvant être mis en oeuvre, tant dans le cadre d'unités localisées, par exemple mobiles, regroupant un nombre peu élevé de producteurs, que dans le cadre d'unités centralisées regroupant un nombre important de producteurs.
Particulièrement, l'un des objectifs de l'invention est de fournir un procédé consommant peu d'énergie tout en assurant la production de sous-produits aisément valorisables.
Encore un autre objectif de l'invention, est de décrire un tel procédé ne faisant intervenir aucun micropolluant de traitement et n'aboutissant à la production d'aucun produit chimique nouveau.
L'invention concerne un procédé de traitement et de valorisation des déjections animales obtenues en élevage industriel hors-sol, telles que le lisier. Le procédé selon l'invention est caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant à: - réceptionner lesdites déjections dans un cuve de stockage; - faire floculer essentiellement la matière fermentescible contenue dans lesdites déjections - séparer les matières essentiellement fermentescibles floculées des matières essentiellement non fermentescibles de façon à obtenir un solide essentiellement organique Sl et une eau résiduaire E,; - précipiter les ions ammoniums et les phosphates contenus dans ladite eau résiduaire E1 sous forme de phosphate ammoniaco-magnésien de façon à obtenir un solide essentiellement minéral S2 et une eau résiduaire peu chargée Ez.; - séparer ledit solide essentiellement minéral S2 précipité de l'eau résiduaire peu chargée E2
La méthode de précipitation connue du phosphate ammoniaco-magnésien utilisée dans le cadre du procédé est résumée par la réaction suivante:
Mg2+ + NH4+ + PQ ====== > MgNH4PO4
Selon STUMM et MORGAN qui ont étudié les conditions de précipitation du phosphate ammoniaco-magnésien dans une eau possédant une force ionique nulle, la précipitation de MgNH4PO4 est favorisée en solution alcaline et le produit de solubilité de ce composé atteint son minimum à pH = 10,7. Selon la loi d'action de masse cette réaction doit être menée en présence d'un excès d'ammoniac ou de phosphore.
La méthode de précipitation connue du phosphate ammoniaco-magnésien utilisée dans le cadre du procédé est résumée par la réaction suivante:
Mg2+ + NH4+ + PQ ====== > MgNH4PO4
Selon STUMM et MORGAN qui ont étudié les conditions de précipitation du phosphate ammoniaco-magnésien dans une eau possédant une force ionique nulle, la précipitation de MgNH4PO4 est favorisée en solution alcaline et le produit de solubilité de ce composé atteint son minimum à pH = 10,7. Selon la loi d'action de masse cette réaction doit être menée en présence d'un excès d'ammoniac ou de phosphore.
Le solide S1 essentiellement organique obtenu au cours du procédé peut être utilisé par l'agriculteur comme amendement sur les terres d'exploitation.
Le solide S2, presque exclusivement minéral, n'est pas fermentescible. I1 contient l'essentiel du phosphore et des nitrates du lisier et peut être utilisé en tant qu'engrais dans les régions déficitaires ou servir comme composant de base dans des engrais de synthèse. Sa faible teneur en humidité le rend pelletable, stockable en silo et granulable.
Préférentiellement, ladite étape consistant à faire floculer essentiellement la matière fermentescible contenue dans lesdites déjections est menée à bien par addition auxdites déjections d'un floculant se présentant sous la forme d'un polymère cationique.
Egalement préférentiellement ledit polymère cationique est choisi dans le groupe constitué par les polyéthylènamines et les polyvinylamines.
Avantageusement, ladite étape consistant à séparer le solide essentiellement minéral de l'eau résiduaire peu chargée Ez est immédiatement précédée d'une seconde étape de floculation.
Egalement avantageusement, ladite seconde étape de floculation est menée à bien par addition à ladite eau résiduaire El d'un floculant se présentant sous la forme d'un polymère anionique.
Bien qu'il puisse être envisagé, pour mener à bien la précipitation du phosphate ammoniaco-magnésien d'utiliser n'importe quels réactifs pouvant servir de source de magnésium et n'importe quelle source de phosphore en vue de répondre à la loi d'acticn de masse pour que se produise la réaction, ladite étape de précipitation est, d'une manière particulièrement intéressante, effectuée par addition, en milieu basique, de sulfate ou d'oxyde de magnésium et d'acide phosphorique décadmié.
Préférentiellement, ladite étape de précipitation du phosphate ammoniacomagnésien est menée en présence de chaux
L'eau résiduaire EZ peut être gérée avec retour sur les sols d'exploitation ou d'une façon intéressante le procédé peut comprendre une étape complémentaire consistant à épurer ladite eau résiduaire peu chargée Espar traitement dit des boues activées ou par lagunage...
L'eau résiduaire EZ peut être gérée avec retour sur les sols d'exploitation ou d'une façon intéressante le procédé peut comprendre une étape complémentaire consistant à épurer ladite eau résiduaire peu chargée Espar traitement dit des boues activées ou par lagunage...
Préférentiellement, lesdites étapes de séparation sont menées sur table d'égouttage ou filtre presse. I1 convient de noter que dans le cadre d'installations pour la mise en oeuvre centralisée de l'invention, ces étapes de séparation pourront être effectuées par d'autres moyens, par exemple la centrifugation.
L'invention concerne également une installation pour la mise en oeuvre du procédé caractérisé en ce qu'elle comprend une table d'égouttage unique utilisée pour procéder auxdites étapes de séparation d'une part du solide essentiellement organique S1 de l'eau résiduaire Et et d'autre part du solide essentiellement minéral S2 de l'eau résiduraire peu chargée Ez
L'invention sera plus facilement comprise grâce à la description qui va suivre d'exemples non limitatifs de réalisation de l'invention en référence aux dessins dans lesquels - la figure 1 représente l'organigramme du procédé de traitement et de valorisation des déjections animales issues d'élevage industriel selon l'invention, dans le cadre d'une unité de traitement localisée; - la figure 2 représente un schéma de principe du procédé selon l'invention incluant un procédé d'épuration des eaux résiduaires obtenues afin de permettre leur rejet dans la nature, dans le cadre d'une unité de traitement centralisée.
L'invention sera plus facilement comprise grâce à la description qui va suivre d'exemples non limitatifs de réalisation de l'invention en référence aux dessins dans lesquels - la figure 1 représente l'organigramme du procédé de traitement et de valorisation des déjections animales issues d'élevage industriel selon l'invention, dans le cadre d'une unité de traitement localisée; - la figure 2 représente un schéma de principe du procédé selon l'invention incluant un procédé d'épuration des eaux résiduaires obtenues afin de permettre leur rejet dans la nature, dans le cadre d'une unité de traitement centralisée.
Exemple 1
En référence à la figure 1, le procédé selon l'invention peut être effectué au niveau d'une unité localisée de traitement et de valorisation du lisier mise à la disposition d'un nombre restreints d'éleveurs. Cette unité peut par exemple être mobile et se déplacer d'élevage en élevage.
En référence à la figure 1, le procédé selon l'invention peut être effectué au niveau d'une unité localisée de traitement et de valorisation du lisier mise à la disposition d'un nombre restreints d'éleveurs. Cette unité peut par exemple être mobile et se déplacer d'élevage en élevage.
Le déroulement du procédé, à titre d'exemple pour une tonne de lisier, est le suivant. Le lisier est réceptionné (1) dans une cuve de stockage. La composition du lisier brut est donnée dans Ie tableau 2:
<tb> <SEP> Paramètres <SEP> Quantité
<tb> <SEP> Phosphates <SEP> (P2O5 <SEP> g/kg) <SEP> 2,95
<tb> <SEP> Azote <SEP> (N.NH4+ <SEP> <SEP> g/kg) <SEP> 6,11
<tb> <SEP> Azote <SEP> total <SEP> J <SEP> <SEP> g/kg) <SEP> 9,25
<tb> DCOg/kg <SEP> DCO <SEP> 84 <SEP>
<tb> <SEP> Matière <SEP> sèche <SEP> g/kg <SEP> 91
<tb>
On ajoute au lisier brut une quantité d'un agent floculant cationique : le polymère
Z 78 FS40 commercialisé par la société BETZ industrie S.As Le polymère est dilué à 2 pour mille dans l'eau du réseau ou éventuellement dans l'eau résiduaire E2 issue de l'étape de précipitation du phosphate ammoniaco-magnésien (voir plus loin), qui peut ainsi être recyclée. L'étape de floculation (2), permettant la séparation des matières fermentescibles des matières non fermentescibles du liser est menée à bien en ajoutant au lisier la solution diluée du polymère à raison de 20 ml pour 100g de mélange initial.
<tb> <SEP> Phosphates <SEP> (P2O5 <SEP> g/kg) <SEP> 2,95
<tb> <SEP> Azote <SEP> (N.NH4+ <SEP> <SEP> g/kg) <SEP> 6,11
<tb> <SEP> Azote <SEP> total <SEP> J <SEP> <SEP> g/kg) <SEP> 9,25
<tb> DCOg/kg <SEP> DCO <SEP> 84 <SEP>
<tb> <SEP> Matière <SEP> sèche <SEP> g/kg <SEP> 91
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On ajoute au lisier brut une quantité d'un agent floculant cationique : le polymère
Z 78 FS40 commercialisé par la société BETZ industrie S.As Le polymère est dilué à 2 pour mille dans l'eau du réseau ou éventuellement dans l'eau résiduaire E2 issue de l'étape de précipitation du phosphate ammoniaco-magnésien (voir plus loin), qui peut ainsi être recyclée. L'étape de floculation (2), permettant la séparation des matières fermentescibles des matières non fermentescibles du liser est menée à bien en ajoutant au lisier la solution diluée du polymère à raison de 20 ml pour 100g de mélange initial.
Une fois la floculation terminée, le mélange subit une étape de séparation (3) de façon à obtenir une phase solide essentiellement organique S1 contenant les matières fermentescibles et une eau résiduaire E1. La séparation a lieu sur table d'égouttage possédant une porosité d'environ 400 pm.
Le traitement d'une tonne de lisier conduit à l'obtention de 380 kg de solide S1. Cette phase solide S1 obtenue à l'issue de cette séparation peut être avantageusement utilisée par le producteur en tant que matière d'amendement ou être stabilisée par compostage et/ou incorporée en formulation commerciale d'amendement.
L'eau résiduaire E1 présente une teneur en azote de 4,53 gAl et une teneur en phosphore P205 de 1,49 g/l. Cette eau résiduaire est ensuite amenée dans un réacteur afin d'y subir une étape de précipitation (4) du phosphate ammoniaco magnésien en milieu basique.
La réaction de précipitation a lieu en présence d'un excès de magnésium et d'un excès de phosphore. La source de magnésium utilisée est la magnésie (oxyde de magnésium) et la source de phosphore est de l'acide phosphorique H3PO4 décadmié. On ajoute à l'eau résiduaire El, 32kg d'acide phosphorique correspondant à 7,5 kg de phosphore, 10 kg de chaux vive CaO permettant de fixer le pH du milieu à 9,2 et 19 kg d'oxyde de magnésium. Tous ces réactifs sont aisément disponibIes sur le marché. Le pH de 9,2 utilisé permet de réduire la quantité de chaux à apporter au milieu, tout en autorisant la réaction de précipitation du phosphate ammoniaco-magnésien à se produire. On pourra choisir d'utiliser un autre composé que la chaux vive pour augmenter le pH du milieu, telle que la chaux éteinte, la potasse ou la soude. On pourra également envisager d'utiliser d'autres sources de magnésium telles que le chlorure de magnésium et d'autres sources de phosphore telles que l'hydrogéno-phosphate de potassium ou le phosphate dipotassique, des résidus phosphores industriels ou des boues de station de déphosphatation biologique spécialement dans lecas de déphosphatation chimique tertiaire.
La réaction de précipitation (4) est suivie d'une étape de floculation (6) visant à favoriser la séparation du phosphate ammoniaco-magnésien précipité du milieu. Cette étape de floculation (6) est menée grâce à un floculant se présentant sous la forme d'un polymère anionique.
L'ensemble des réactifs doit avantageusement être ajouté lentement, notamment pour éviter l'apparition d'un moussage.
Le mélange obi:enu après la floculation peut alors aisément être séparé en un mélange solide essentiellement minéral 5z et en une eau résiduaire peu chargée Ez Cette ultime étape de séparation (5) conduit à l'obtention, pour une tonne initiale de lisier, de 620 litres d'eau résiduaire peu chargée Ex et de 230 kg à 22 % de matières sèches de solide essentiellement minéral S2. La composition de l'eau résiduaire peu chargée est donnée dans le tableau 3.
<tb> <SEP> Paramètres <SEP> Quantité
<tb> Phosphates <SEP> (P295 <SEP> mgl) <SEP> 50
<tb> <SEP> (PYO4 <SEP> izg") <SEP> 22
<tb> <SEP> Azote <SEP> (N.NH4+ <SEP> ) <SEP> 0,4 <SEP> à <SEP> 0,8
<tb> <SEP> Azote <SEP> total <SEP> gaz <SEP> 1,02 <SEP>
<tb> <SEP> DCO <SEP> g/kg <SEP> 15 <SEP> à <SEP> 28
<tb>
<tb> Phosphates <SEP> (P295 <SEP> mgl) <SEP> 50
<tb> <SEP> (PYO4 <SEP> izg") <SEP> 22
<tb> <SEP> Azote <SEP> (N.NH4+ <SEP> ) <SEP> 0,4 <SEP> à <SEP> 0,8
<tb> <SEP> Azote <SEP> total <SEP> gaz <SEP> 1,02 <SEP>
<tb> <SEP> DCO <SEP> g/kg <SEP> 15 <SEP> à <SEP> 28
<tb>
Tableau3
Le solide essentiellement minéral S2 est principalement constitué de phosphate ammoniaco-magnésien. Sa teneur en azote ammoniacal, en azote total et en phosphate est donnée dans le tableau 4
Le solide essentiellement minéral S2 est principalement constitué de phosphate ammoniaco-magnésien. Sa teneur en azote ammoniacal, en azote total et en phosphate est donnée dans le tableau 4
<tb> <SEP> Paramètres <SEP> Quantité
<tb> Azote <SEP> (N.NH4 <SEP> + <SEP> g/kg) <SEP> 10,1
<tb> Azote <SEP> total <SEP> (N <SEP> akg) <SEP> 12,3
<tb> Phosphore <SEP> P94 <SEP> g/kg <SEP> 22,9
<tb>
Tableau 4
Ainsi l'eau résiduaire peu chargée E2 contient une teneur en azote ammoniacal et en phosphates inférieure de près de 90% à la teneur initiale du lisier de départ.
<tb> Azote <SEP> (N.NH4 <SEP> + <SEP> g/kg) <SEP> 10,1
<tb> Azote <SEP> total <SEP> (N <SEP> akg) <SEP> 12,3
<tb> Phosphore <SEP> P94 <SEP> g/kg <SEP> 22,9
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Tableau 4
Ainsi l'eau résiduaire peu chargée E2 contient une teneur en azote ammoniacal et en phosphates inférieure de près de 90% à la teneur initiale du lisier de départ.
Cette eau résiduaire peut être facilement réutilisée sur les exploitations et, dans le cadre du procédé, peut servir à effectuer les dilutions des polymères floculants. Le solide S2 constitue quant à lui un produit de valorisation pouvant par exemple servir d'engrais. Ce solide peut être collecté et par exemple exploité hors zone excédentaire, ou être transformé de façon à se présenter sous forme de granulés et se conserver longtemps puisqu'il ne contient que peu de matière organique, ce qui augmente encore son champ d'application.
Exemple 2
Bien que pouvant être réutilisée dans le cadre d'une exploitation agricole, l'eau résiduaire E2 est encore trop chargée pour pouvoir être rejetée dans le milieu naturel. Dans le cadre d'unités centralisées fixes auxquelles un grand nombre d'éleveurs apportent régulièrement leur production de lisier, cette eau résiduaire ne peut trouver d'utilisation directe et doit donc être épurée. En référence à la figure 2, le procédé selon l'invention inclut, à l'image du procédé décrit dans l'exemple 1, une étape de réception du lisier (1), suivi d'une étape de floculation et de séparation (2), permettant d'obtenir un solide essentiellement organique S et un liquide résiduaire El, puis une étape de précipitation (4) couplée à une floculation et à une séparation permettant d'obtenir une eau résiduaire peu chargée
Ex et un solide essentiellement minéral S2.
Bien que pouvant être réutilisée dans le cadre d'une exploitation agricole, l'eau résiduaire E2 est encore trop chargée pour pouvoir être rejetée dans le milieu naturel. Dans le cadre d'unités centralisées fixes auxquelles un grand nombre d'éleveurs apportent régulièrement leur production de lisier, cette eau résiduaire ne peut trouver d'utilisation directe et doit donc être épurée. En référence à la figure 2, le procédé selon l'invention inclut, à l'image du procédé décrit dans l'exemple 1, une étape de réception du lisier (1), suivi d'une étape de floculation et de séparation (2), permettant d'obtenir un solide essentiellement organique S et un liquide résiduaire El, puis une étape de précipitation (4) couplée à une floculation et à une séparation permettant d'obtenir une eau résiduaire peu chargée
Ex et un solide essentiellement minéral S2.
L'eau résiduaire peu chargée Ex subit ensuite un traitement biologique visant à perfectionner l'épuration en la débarrassant de charges oxydables résiduelles (DCO), de fayote et du phosphore qu'elle contient encore. Cette étape de boues (7) activées est effectuée en dérivant l'eau résiduaire Envers un bassin d'aération au niveau duquel elle subit des étapes alternées nitrifiantes et dénitrifiantes. A l'issue de ce traitement, on obtient un solide S3 et une eau résiduaire E3 qui possède une DCO 40 fois plus faible que celle de l'eau résiduaire Ex et qui peut ensuite subir un étape de lagunage (8), consistant à faire séjourner cette eau résiduaire dans un zone appropriée pendant une période de temps suffisamment longue pour permettre l'élimination naturelle de la plus grande partie de l'azote et du phosphore restant encore dans l'effluent. L'effluent obtenu E4 à la suite de cette étape de lagunage présente un taux d'azote extrêmement faible de l'ordre de 0,02 kg/m3, un taux de phosphore de l'ordre de 0,002 kg/m3 et une DCO d'environ 0,12 kg/m3. I1 peut être rejeté dans le milieu naturel.
Les exemples ici décrits ne sauraient en aucun cas être considérés comme limitatifs de l'invention. n pourra être envisagé d'y apporter de multiples modifications sans sortir du cadre de l'invention. En particulier, d'autres floculant ainsi que d'autres réactifs magnésiens ou phosphoriques ou d'autres composés pour alcaliniser le milieu pourront être utilisés.
On notera que l'invention présente l'avantage de diminuer les germes contenus dans les rejets de traitement, notamment l'eau résiduaire E2, du fait que celle-ci présente un pH de l'ordre de ou supérieur à 9, qui n'est pas favorable au développement de la flore.
On a également constaté que le procédé réduit les odeurs, notamment du fait de l'extraction en tête des matières fermentescibles, du fait du piégeage de l'ammoniac dans l'étape de précipitation des phosphates ammoniaco-magnésien, et du fait que le pH est maintenu aux alentours de 9,2 ce qui diminue le strippage et l'évaporation de l'ammoniac (le pK de NH3 et NH4+ est de l'ordre de 9,2).
Claims (13)
1. Procédé de traitement et de valorisation des déjections animales obtenues en élevage industriel hors-sol, telles que le lisier caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant à: - réceptionner (1) lesdites déjections dans une cuve de stockage; - faire floculer (2) essentiellement la matière fermentescible contenue dans lesdites déjections - séparer (3) les matières essentiellement fermentescibles floculées des matières essentiellement non fermentescibles de façon à obtenir un solide essentiellement organique Si et une eau résiduaire E1; - précipiter (4) les ions ammoniums et les phosphates contenus dans ladite eau résiduaire E1 sous forme de phosphate ammoniaco-magnésien de façon à obtenir un solide essentiellement minéral S2 et une eau résiduaire peu chargée E2.; - séparer (5) ledit solide essentiellement minéral S2 précipité de l'eau résiduaire peu chargée E2.
2. Procédé de traitement et de valorisation des déjections animales selon la revendication 3. caractérisé en ce que ladite étape (2) consistant à faire floculer essentiellement la matière fermentescible contenue dans lesdites déjections est menée à bien par addition auxdites déjections d'un floculant se présentant sous la forme d'un polymère cationique.
3. Procédé de traitement et de valorisation des déjections animales selon la revendication 2 caractérisé en ce que ledit polymère cationique est choisi dans le groupe constitué par les polyéthylènamines et polyvinylamines.
4. Procédé de traitement et de valorisation des déjections animales selon l'une des revendications 1à 3 caractérisé en ce que ladite étape (5) consistant à séparer le solide essentiellement minéral de l'eau résiduaire peu chargée E2 est immédiatement précédée d'une seconde étape de floculation.
5. Procédé de traitement et de valorisation des déjections animales selon la revendication 4 caractérisé en ce que ladite seconde étape de floculation (6) est menée à bien par addition à ladite eau résiduaire El d'un floculant se présentant sous la forme d'un polymère anionique.
6. Procédé de traitement et de valorisation des déjections animales selon l'une des revendications 1 à 5 caractérisé en ce que ladite étape de précipitation est effectuée par addition, en milieu basique, de sulfate ou d'oxyde de magnésium et d'acide phosphorique décadmié.
7. Procédé de traitement et de valorisation des déjections animales selon l'une des revendication 1 à 6 caractérisé en ce que ladite étape (4) de précipitation du phosphate ammoniaco-magnésien est menée en présence de chaux.
8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 6 et 7 caractérisé en ce que le milieu basique est maintenu à un pH de l'ordre de 9,2 environ.
9. Procédé selon la revendication 6 caractérisé en ce que l'acide phosphorique décadmié est remplacé en totalité ou en partie par de l'hydrogénophosphate de potassium ou du phosphate dipotassique, des résidus phosphores industriels, ou des boues de station de déphosphatation biologique.
10. Procédé de traitement et de valorisation des déjections animales selon l'une des revendications 1 à 9 caractérisé en ce qu'il comprend une étape complémentaire consistant à épurer ladite eau résiduaire peu chargée E2 par traitement dit des boues activées (7) et/ou par lagunage (8).
11. Procédé de traitement et de valorisation des déjections animales selon l'une des revendications i à 10 caractérisé en ce que lesdites étapes de séparation (3, 5) sont menées sur table d'égouttage et/ou en filtres presse et/ou centrigeuse.
12. Installation pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 11caractérisée en ce qu'elle comprend une installation de séparation unique utilisée pour procéder auxdites étapes de séparation (3,5) d'une part part du solide essentiellement organique S1 de l'eau résiduaire E1 et d'autre part du solide essentiellement minéral S2 de l'eau résiduaire peu chargée E2.
13. Utilisation des résidus solides et/ou liquides issus du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 11 comme produits employables pourl'amendement des terres agricoles.
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