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WO2010060751A1 - Procede d'hygienisation de salles d'elevage d'animaux - Google Patents

Procede d'hygienisation de salles d'elevage d'animaux Download PDF

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WO2010060751A1
WO2010060751A1 PCT/EP2009/064525 EP2009064525W WO2010060751A1 WO 2010060751 A1 WO2010060751 A1 WO 2010060751A1 EP 2009064525 W EP2009064525 W EP 2009064525W WO 2010060751 A1 WO2010060751 A1 WO 2010060751A1
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WO
WIPO (PCT)
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liquid
lime
addition
supernatant
hygienization
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/EP2009/064525
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English (en)
Inventor
Christian Leroux
Frédéric Vernoine
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CYCLIZ
Original Assignee
CYCLIZ
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by CYCLIZ filed Critical CYCLIZ
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    • Y02W30/40—Bio-organic fraction processing; Production of fertilisers from the organic fraction of waste or refuse

Definitions

  • the present invention relates to a method for treating liquids containing suspended organic materials, such as pig manure, cattle or duck or poultry, effluents or methanization sludges or denitrification stations, and then recycle the effluent resulting from this treatment to hunt manure in breeding rooms to improve breeding conditions and its effectiveness.
  • liquids containing suspended organic materials such as pig manure, cattle or duck or poultry, effluents or methanization sludges or denitrification stations
  • Slurry consists of all liquid and solid animal waste and possibly containing straw or other litter materials. This product is rich in nitrogenous matter, in organic or mineral form.
  • the manure is spreading thus giving off odorous odors, source of strong olfactory nuisances for the neighborhood.
  • Sodium chloride addition the liquid phase resulting from the preceding stage is mixed with a sodium chloride and with sulfuric acid. These additions are intended to obtain a minimum conductivity value and a pH between 6 and 9. - Electroflocculation: this makes it possible to precipitate suspended matter and colloids in the form of flocs, to precipitate phosphorus and to oxidize organic matter. In addition, sodium chloride gives rise to hypochlorites with bactericidal characteristics.
  • Such a method has the particular disadvantage of obtaining low abatement rates, not be adapted to variations in manure composition and produce an output effluent unstable as rich in sulfide.
  • the document FR 2 903 096 describes a process for treating pig slurry comprising in particular a step during which ferric chloride and a milk of lime are added with stirring. But such a process has a lack of reliability thus rendering it unattractive on the industrial level.
  • an object of the present invention to provide an improved process for treating any liquid containing suspended organic material such as pig, cattle or duck slurry, effluents or methanation sludges, sludge or sludge. denitrification station for example, which overcomes the disadvantages above.
  • Another aim is to provide such a process which makes it possible to divide this liquid into three main categories of products: the first solid that can be used to fertilize the soil, the second liquid to be recycled to drive the slurry in the breeding rooms or for irrigation and the third being a solution of ammonium sulphate to fertilize soils.
  • a further object of the present invention is to provide such a method of hygienization which makes it possible, in particular in the case of pig manure, to reduce the odors of the piggery and the rate of ammonia in the atmosphere thereof and to reduce quantities of pathogenic microorganisms, this having a beneficial effect, on the one hand, on the personnel by suppressing in particular causes of pulmonary affections, and, on the other hand, on the pigs' performances by improving their health condition, in particular because of a better quality of the atmosphere prevailing in the pigsty.
  • an improved process for treating any liquid containing suspended organic matter such as effluents from a biological nitrification treatment station denitrification, in particular preceded by a centrifugation comprising flocculation, coagulation and decantation operations during which the liquid effluent to be treated is subjected to a prior dilution, an addition of lime, then an addition of a solution of ferric ions, and at the end of which a pasty phase and a strongly basic liquid supernatant are collected, and in that at least a portion of said strongly basic liquid thus obtained is used for the purpose of removing animal waste in order to hygienize the animal. atmosphere of the animal breeding rooms.
  • the invention also relates to a method for hygienising rooms for breeding animals, in particular pigs, involving a treatment of liquids containing suspended organic matter, such as slurry of pork, cattle or duck or effluents or methanation sludge, comprising:
  • a second stage comprising the flocculation, coagulation and decantation operations, during which the liquid from the first stage is subjected to a prior dilution, addition of lime and addition of a solution of ferric ions, and at the end of which a pasty phase and a strongly basic liquid supernatant are collected;
  • the liquid subjected to the first step of decreasing the amount of suspended matter is homogenized beforehand.
  • the dilution operation prior to the addition of lime is carried out with a part of the highly basic liquid supernatant resulting from the prior treatment of a liquid containing organic matter in suspension, obtained by the setting implementation of the method of the invention.
  • the first step is carried out by centrifugation to obtain a solids concentration of less than 3 g / l.
  • the collected liquid is diluted so that it has a solids concentration of less than 1500 mg / l.
  • the liquid to be treated is added with a water-soluble cationic polymer, in particular a cationic polyacrylamide powder.
  • a water-soluble cationic polymer in particular a cationic polyacrylamide powder.
  • a third time which consists of a decantation to collect, on the one hand a pasty phase and, on the other hand a supernatant.
  • lime is added at a dose of 4 to 9 kg / m 3 of liquid to be treated.
  • the lime is added in the form of quicklime comprising at least 85% of quicklime (CaO) or a milk of such lime.
  • the addition of ferric ions is carried out in the form of addition of ferric chloride at a dose of 400 to 800 ppm / m3 of liquid to be treated.
  • the highly basic hygienized liquid obtained generally has a pH of between 11.5 and 12.5.
  • the washing of the breeding rooms is carried out by flushing the droppings of the animals with the aid of said highly basic liquid in a plurality of gutters extending parallel to one another, preferably horizontally on the the floor of the breeding rooms, and placed under clumps.
  • flushing is carried out every two days on a daily basis.
  • one or two hunts per day are carried out during the fattening phase.
  • the flushing is carried out after the gutter, in order to adapt the volume of liquid to the amount of dirt contained in each gutter.
  • the method comprises a last step during which the liquid from the third stage is oxygenated, in order to obtain a water of recyclable quality, making it possible in particular to consider rejecting it in the natural environment.
  • FIG. 1 diagrammatically represents the operation of an installation for implementing the method according to the invention, involving the treatment of pig manure
  • FIG. 2 similarly represents an installation involving the treatment of an effluent from biological treatment of denitrification of slurry.
  • Pig manure is a liquid that includes liquid and solid manure from pigs, and possibly straw or other litter material. It is therefore rich in organic nitrogen and generally comprises from 6 to 10% by weight of dry matter.
  • the method according to the invention therefore involves treatment of slurry and its hygienization, followed by washing of the breeding rooms.
  • the process for treating such slurry comprises a first step to reduce the amount of dry matter: this is for example done by centrifugation to collect the compostable solid fraction and a liquid whose dry matter content is further lowered by adding water or the liquid from the second stage of the process up to between 500 and 2500 mg / l of dry matter.
  • the raw slurry (10) is homogenized via a mixer in the pre-treatment tank (12).
  • a water-soluble cationic polymer (14), for example FLOPAM FO 4350 SH, may be added at the inlet of the centrifuge (16) to improve phase separation.
  • the polymer allows a better agglomeration of the colloids and a decrease of the suspended solids (MES) in the centrifuge outlet liquid and a stabilization of the rate of these MES at the dose of 110 to 150 g / m3 according to the content of MS to obtain the desired values.
  • MES suspended solids
  • This polymer can be removed 4 months a year, from June to September, the heat producing the same effect as the polymer and naturally allowing the agglomeration of colloids.
  • the centrifugation for example carried out in a Guinard D2L centrifuge, 4500 rpm, 1.5 m 3 / h, is controlled by optimizing the settings to obtain a solid (18) at the centrifuge outlet of 29 to 31% of MS and a liquid (20) whose MES level is between 2 and 3 g / 1.
  • the solid part (18) will be used to make compost in a composting station (22).
  • the liquid part goes to the tank or reactor (12).
  • the second stage of the process takes place in the reactor (12) comprising stirring or stirring means into which the liquid (20) from the first stage is introduced.
  • This second step includes the following operations: Dilution:
  • the mixing tank (12) is a cylindrical tank HDPE (high density polyethylene), conical bottom. It is equipped with two mixers: a variable speed mixer for the incorporation of additives and a slow speed mixer (one revolution / min), placed in the base of the tank to concentrate the sludge.
  • the tank (12) is placed on strain gauges to measure the inputs and outputs. Routinely, in the tank (12), 1 to 2 m 3 of supernatant (ie the liquid part at the end of decantation, step 3) is stored for 1 m 3 of centrifuge outlet liquid according to the concentration of MES (between 2 and 3 g / 1). This supernatant must advantageously be at a pH of between 12 and 12.5.
  • the mixture is a cylindrical tank HDPE (high density polyethylene), conical bottom. It is equipped with two mixers: a variable speed mixer for the incorporation of additives and a slow speed mixer (one revolution / min), placed in the base of the tank to concentrate the sludge.
  • the tank (12) is
  • 1st stage addition of lime (CODECAL type) in the supernatant residue at a dose of 6 to 9 kg / m 3 of liquid centrifuge output (according to the rate of MES, the more the liquid is charged, the more lime is added) + agitation from 80 to 150 rpm for about 10 minutes to obtain a liquid of between 12 and 12.5.
  • CODECAL type addition of lime
  • the sludge will be sent to a filter press (28), or in a storage tank continuously agitated the supernatant will be sent to the stripper ie the tank (30).
  • the equivalent of Im 3 to 2m 3 of supernatant per m 3 of centrifuge outlet liquid will be retained for dilution (second stage).
  • Stripping consists of extracting the maximum amount of ammonia contained in the liquid obtained after decantation.
  • the stripping takes place in a tank of 8 m 3 , the bottom part containing the liquid, the upper part allowing it to be sprayed in a column of air.
  • the meeting of the air and the countercurrent liquid allows the ammonia contained in the high pH liquid (between 12 and 12.5) to be discharged and sent to the gas scrubber (32).
  • the stripping of a batch (3 m 3 of slurry input station) lasts approximately 2 hours. If a heat source is available, it is possible to heat the liquid slightly to facilitate extraction of NH 3 . Once this step is completed, the liquid goes into the storage tank (34) to be used for hunting or irrigation.
  • the washing of the gas is:
  • ammonia-laden air from the stripping is blown into the scrubber (32) through a mist of water and sulfuric acid.
  • the chemical reaction between the acid and the base allows the formation of a salt, ammonium sulfate, and purified gases (36) (oxygen and hydrogen) that are released into the air.
  • the ammonium sulphate (NH 4 J 2 SO 4 thus obtained is stored in a tank (38) in the form of a solution at a concentration of 7% to 8%, in order to avoid the release of ammonia, the vessel ( 12), the centrifuge (16) and storage pits (general storage of upstream slurry, storage of centrifuged liquid, storage of sludge) are covered and the recovered gases (40) are sent to the scrubber (32). can also recover the air from the composting and send it to the scrubber. These operations make it possible to suppress all releases of gas (NH 3 , methane, H 2 S etc.).
  • process of the invention may also comprise parallel steps for treating the solid parts obtained, such as: composting and the filter press.
  • the solid resulting from centrifugation can be sent to a composting station, where it will remain 3 months before being usable for spreading or marketing (28).
  • the sludge is sent to a filter press and will produce cakes (42) and clear liquid (44) recycled in the station. These cakes (42) can be ground and used as a calcium amendment.
  • the lime added during the first stage comprises, in this embodiment example, at least 85% of quicklime or is a milk prepared from it.
  • the liquid resulting from the washing may be, in a fourth step, oxygenated for example by spraying in air, to complete the extraction of ammonia and cause a drop in the COD.
  • the liquid resulting from the process according to the present invention can be used at least in part for washing the breeding rooms of pigs. This allows for the daily evacuation of animal waste and the elimination of releases of ammonia (NH 3 ) and hydrogen sulphide (H 2 S) in the breeding rooms.
  • the very basic pH of this liquid makes it possible to obtain an effect of hygienization of the rearing premises.
  • this liquid having a strongly basic pH, it is therefore advantageous to use a portion to dilute the liquid from the first step. Because of this high pH, the liquid from the fourth stage, when used to wash the breeding rooms, plays a role in the fight against any pathogens that may be present. According to a particular embodiment, the dilution of the liquid resulting from the first step is carried out by a part of the supernatant which is left in the reactor.
  • This slurry whose solids content is between 2.8 and 3.8% by weight in general, is centrifuged so that after centrifugation its dry matter content is after dilution of 500 to 2500 mg / 1.
  • This low dry matter content makes it possible not to have to vary the input of subsequent products.
  • a supernatant is thus recovered: the ammonia released is washed with a sulfuric acid solution to obtain, on the one hand, purified gases and, on the other hand, a fertilizing solution rich in nitrogen and sulfur.
  • the final liquid is a technically recyclable water used to flush slurry in pig breeding rooms in this case.
  • the method according to the present invention finally comprises a washing operation or "flushing" of the breeding rooms.
  • the washing consists in passing a hygienised liquid (pH between 11.5 and 12.5) in the gutters placed under the gratings of the pigs in order to expel their droppings.
  • This method makes it possible to eliminate the nauseating odors associated with the fermentation of manure (H 2 S and mercaptans), as well as the release of gaseous ammonia (NH 3 ). In addition, at each wash, the high pH liquid cleans and disinfects the gutters.
  • the washes are made gutter gutter, not all together, to have sufficient pressure and adjust the amount of liquid depending on the degree of soiling of the gutter concerned.
  • the duration of a wash is 6 to 10 seconds per gutter.
  • An automaton, a pump, pneumatic control valves and gutters whose characteristics are as follows: polyethylene gutters, from a depth of 30 to 35 cm, width at the top of 40 to 46 cm, at the bottom of 16 cm, slightly rounded at the bottom.
  • the gutters are interconnected by a plastic slide in the form of an angle at the upper edges. Gutters should be placed on a flat, horizontal floor. The slope of the flanks is oriented at an angle of 55 to 65 °.
  • the data mainly concern ammonia and odors.
  • the washing with hygienised basic effluent allows a strong reduction of odors in the rooms.
  • VOCs volatile organic compounds
  • VOC of 441 ⁇ g / m 3 is a level 5 times higher.
  • Pregnant sows and cow-calf shops are not equipped with a hunting system.
  • the hunts allowed an improvement of the weight gain of 4.3% without modification of the food efficiency and a reduction of the sanitary problems which were essentially, for the batch without hunting, respiratory and digestive.
  • the liquid containing the organic matter in suspension is constituted by effluents from water treatment plants by nitrification-denitrification (46), usually preceded by a centrifugation operation with a biological process.
  • the treatment according to the invention is simplified as illustrated in FIG. 2.
  • the nitrogen is already extracted, but the end goal remains the same: to have a hygienised liquid for be able to wash the breeding rooms.
  • Most of the effluent from the biological treatment will have to be treated as previously described, by flocculation, coagulation and settling in the tank (12).
  • the amount of liquid required for post-weaning and fattening washing is about 700 to 750 liters per pig.
  • the quantities to be treated in a biological station are approximately doubled. However, the amount of nitrogen contained in slurry remains substantially the same, the station time will be reduced.
  • the hygienization process according to the invention thus makes it possible:

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Abstract

La présente invention concerne un procédé d' hygiénisation de salles d'élevage d'animaux en particulier de porcs, impliquant un traitement de liquides contenant des matières organiques en suspension, tels que des effluents issus d'une station de traitement biologique de nitrification dénitrification, en particulier précédé d'une centrifugation, caractérisé en ce qu'il comprend des opérations de floculation, de coagulation et de décantation au cours desquelles l'effluent liquide à traiter est soumis à une dilution préalable, une adjonction de chaux, puis une adjonction d'une solution d'ions ferriques, et à l'issue desquelles on recueille une phase pâteuse et un surnageant liquide fortement basique, et en ce que l'on utilise, au moins en partie, ledit liquide fortement basique ainsi obtenu pour chasser les déjections d'animaux afin d'hygiéniser l'ambiance des salles d'élevage d'animaux.

Description

PROCEDE D'HYGIENISATION DE SALLES D'ELEVAGE D'ANIMAUX
La présente invention concerne un procédé pour traiter des liquides contenant des matières organiques en suspension, tels que le lisier de porc, de bovin ou de canard ou de volailles, des effluents ou boues de méthanisation ou de stations de dénitrifications, puis recycler l'effluent issu de ce traitement pour chasser le lisier dans les salles d'élevage pour y améliorer les conditions d'élevage et son efficacité.
Le lisier est constitué par l'ensemble des déjections liquides et solides d'animaux et pouvant contenir éventuellement de la paille ou autres matériaux de litière. Ce produit est riche en matière azotée, sous forme organique ou minérale.
Généralement, le lisier est épandu dégageant ainsi des odeurs nauséabondes, source de fortes nuisances olfactives pour le voisinage.
On connaît un certain nombre de procédé pour traiter un lisier, tel que celui décrit dans le document FR-2.808.792-A comprenant les étapes suivantes :
- Adjonction de chaux vive ou éteinte directement dans le lisier : ceci précipite une partie de l'azote ammoniacal, des matières organiques en suspension, le phosphore sous forme de sels de calcium et de potassium.
- Récupération par décantation des boues qui sont éliminées et d'une phase liquide H1. - Entraînement de l'ammoniac gazeux par un flux d'air : la phase liquide H1 est traitée par entraînement d'air de telle sorte que l'azote minéralisable contenu se volatilise en ammoniac gazeux entraîné par le flux d'air. L'ammoniac ainsi volatilisé est neutralisé par de l'acide sulfurique sous forme de sulfate d'ammonium.
- Adjonction de chlorure de sodium : la phase liquide issue de l'étape précédente est mélangée à un chlorure de sodium et à de l'acide sulfurique. Ces adjonctions ont pour but d'obtenir une valeur de conductivité minimale et un pH compris entre 6 et 9. - Electrofloculation : ceci permet de précipiter les matières en suspension et les colloïdes sous forme de flocs, de précipiter le phosphore et d'oxyder les matières organiques. De plus, le chlorure de sodium donne naissance à des hypochlorites présentant des caractéristiques bactéricides.
- Séparation par flottation des flocs puis décantation pour recueillir des boues et un liquide épuré exempt de bactéries et contenant des hypochlorites.
Un tel procédé présente notamment comme inconvénient d'obtenir de faibles taux d'abattement, de ne pas être adapté aux variations de composition du lisier et de produire un effluent de sortie peu stable car riche en sulfure.
Le document FR 2 903 096 décrit un procédé pour traiter du lisier de porc comportant notamment une étape au cours de laquelle on ajoute, sous agitation, du chlorure ferrique puis un lait de chaux. Mais un tel procédé présente un défaut de fiabilité le rendant par là même peu intéressant sur le plan industriel .
Aussi, un des buts de la présente invention est-il de fournir un procédé perfectionné pour traiter tout liquide contenant de la matière organique en suspension tel que du lisier de porc, de bovin ou de canard, des effluents ou boues de méthanisation, des boues de station de dénitrification par exemple, qui permet d'obvier aux inconvénients ci-dessus. Un autre but est de fournir un tel procédé qui permet de fractionner ce liquide en trois grandes catégories de produits : la première solide pouvant être utilisée pour fertiliser les sols, la seconde liquide pour être recyclée pour chasser le lisier dans les salles d'élevage ou pour l'irrigation et la troisième étant une solution de sulfate d'ammonium pour fertiliser les sols.
Un but supplémentaire de la présente invention est de fournir un tel procédé d'hygiénisation qui permet, notamment dans le cas de lisier de porc, de réduire les odeurs des porcheries et le taux en ammoniac dans l'atmosphère de celles-ci et de réduire les quantités de microorganismes pathogènes, ceci ayant un effet bénéfique, d'une part, sur le personnel en supprimant notamment des causes d'affections pulmonaires, et, d'autre part, sur les performances des porcs en améliorant leur état sanitaire en particulier du fait d'une meilleure qualité de l'atmosphère régnant dans les porcheries.
Ces buts ainsi que d'autres qui apparaîtront par la suite sont atteints par un procédé perfectionné pour traiter tout liquide contenant de la matière organique en suspension tel que des effluents issus d'une station de traitement biologique de nitrification dénitrification, en particulier précédé d'une centrifugation, ledit procédé comprenant des opérations de floculation, de coagulation et de décantation au cours desquelles l'effluent liquide à traiter est soumis à une dilution préalable, une adjonction de chaux, puis une adjonction d'une solution d'ions ferriques, et à l'issue desquelles on recueille une phase pâteuse et un surnageant liquide fortement basique, et en ce que l'on utilise, au moins en partie, ledit liquide fortement basique ainsi obtenu pour chasser les déjections d'animaux afin d'hygiéniser l'ambiance des salles d'élevage d'animaux.
L'invention vise également un procédé d' hygiénisation de salles d'élevage d'animaux en particulier de porcs, impliquant un traitement de liquides contenant des matières organiques en suspension, tels que des lisiers de porc, de bovin ou de canard ou des effluents ou boues de méthanisation, comprenant :
» une première étape d'homogénéisation et de diminution de la quantité de matières en suspension dans le liquide à traiter, en particulier par centrifugation ;
* une deuxième étape comprenant les opérations de floculation, de coagulation et de décantation, au cours de laquelle le liquide provenant de la première étape est soumis à une dilution préalable, une adjonction de chaux puis une adjonction d'une solution d'ions ferriques, et à l'issue de laquelle on recueille une phase pâteuse et un surnageant liquide fortement basique ; » une troisième étape de lavage gazeux dudit surnageant au cours de laquelle on épuise l'ammoniac qui s'y trouve contenu pour conduire à un liquide hygiénisé fortement basique, et utilisant, au moins en partie, ledit liquide hygiénisé fortement basique ainsi obtenu pour chasser les déjections des animaux afin d'hygiéniser l'ambiance des salles d'élevage d' animaux. Avantageusement, le liquide soumis à la première étape de diminution de la quantité de matières en suspension est préalablement homogénéisé.
Selon une caractéristique particulière de l'invention, l'opération de dilution préalable à l'adjonction de chaux est réalisée avec une partie du surnageant liquide fortement basique issu du traitement antérieur d'un liquide contenant des matières organiques en suspension, obtenu par la mise en œuvre du procédé de l'invention.
Selon une caractéristique particulière de l'invention, la première étape est réalisée par centrifugation pour obtenir une concentration en matière sèche inférieure à 3g/l.
Selon une caractéristique particulière de l'invention, à l'issue de la première étape, le liquide recueilli est dilué de telle sorte qu'il présente une concentration en matière sèche inférieure à 1500 mg/1.
Selon une caractéristique particulière de l'invention, au cours de la première étape, le liquide à traiter est additionné d'un polymère cationique hydrosoluble, en particulier une poudre de polyacrylamide cationique. Les opérations de floculation, coagulation et de décantation, en particulier lors de ladite deuxième étape, comprennent avantageusement trois temps :
* un premier temps au cours duquel on incorpore la chaux, sous une agitation lente comprise entre 80 et 150 tours/minute pour une cuve présentant un diamètre inférieur à 3m, puis * un deuxième temps au cours duquel on ajoute la solution d'ions ferriques, par exemple sous forme de chlorure ferrique, sous une agitation rapide comprise entre 200 et
250 tours/minute pour une cuve présentant un diamètre inférieur à 3m, et
» un troisième temps qui consiste en une décantation pour recueillir, d'une part une phase pâteuse et, d'autre part un surnageant .
Selon une caractéristique particulière de l'invention, on ajoute la chaux à la dose de 4 à 9 kg/m3 de liquide à traiter.
Selon une caractéristique particulière de l'invention, la chaux est ajoutée sous forme de chaux vive comprenant au moins 85 % de chaux vive (CaO) ou d'un lait d'une telle chaux.
Selon une caractéristique particulière de l'invention, l'ajout des ions ferriques est réalisé sous la forme d'addition de chlorure ferrique à une dose de 400 à 800 ppm / m3 de liquide à traiter.
Le liquide hygiénisé fortement basique obtenu présente généralement un pH compris entre 11,5 et 12,5. Selon une caractéristique particulière de l'invention, le lavage des salles d'élevage s'effectue par chasse des déjections des animaux à l'aide dudit liquide fortement basique dans une pluralité de gouttières s 'étendant parallèlement entre elles, de préférence horizontalement sur le sol des salles d'élevage, et placées sous des caillebottis .
Selon une variante avantageuse de l'invention en post sevrage, on effectue une chasse tous les deux jours à une chasse par jour.
Selon une caractéristique particulière de l'invention, en phase d'engraissement, on effectue une à deux chasses par jour.
Selon une caractéristique particulière de l'invention, la chasse est réalisée gouttière après gouttière, afin d'adapter le volume de liquide à la quantité de salissures contenue dans chaque gouttière. Selon une variante de réalisation de la présente invention, le procédé comprend une dernière étape au cours de laquelle le liquide issu de la troisième étape est oxygéné, afin d'obtenir une eau de qualité recyclable, permettant notamment d'envisager de la rejeter dans le milieu naturel.
La description qui va suivre et qui ne présente aucun caractère limitatif, permettra à l'homme du métier de mieux comprendre la mise en œuvre et les avantages du procédé selon la présente invention, notamment à la lumière d'exemples de mise en œuvre décrits en regard des dessins annexés, sur lesquels
La Figure 1 représente schématiquement le fonctionnement d'une installation pour la mise en œuvre du procédé selon l'invention, impliquant le traitement de lisier de porc, et la Figure 2 représente de façon similaire une installation impliquant le traitement d'un effluent issu d'un traitement biologique de dénitrification du lisier.
Le lisier de porc est un liquide comprenant des déjections liquides et solides des porcs, et éventuellement de la paille ou autres matériaux de litière. Il est donc riche en azote organique et comprend en général de 6 à 10 % en poids de matière sèche .
Le procédé selon l'invention implique donc un traitement du lisier et son hygiénisation, suivi d'un lavage des salles d' élevage . Selon la présente invention, le procédé pour traiter un tel lisier comprend une première étape pour diminuer la quantité de matière sèche : ceci est par exemple réalisé par centrifugation permettant de recueillir la fraction solide compostable et un liquide dont le taux de matière sèche est encore abaissé par adjonction d'eau ou du liquide issu de la deuxième étape du procédé jusqu'à être compris entre 500 et 2500 mg/1 de matière sèche .
Au cours de la première étape de centrifugation, le lisier brut (10) est homogénéisé via un mélangeur dans la cuve de prétraitement (12) . Un polymère cationique hydrosoluble (14) , par exemple FLOPAM FO 4350 SH, peut être ajouté en entrée de la centrifugeuse (16) afin d'améliorer la séparation de phase. Le polymère permet une meilleure agglomération des colloïdes et une baisse des matières en suspension (MES) dans le liquide de sortie de centrifugation ainsi qu'une stabilisation du taux de ces MES à la dose de 110 à 150 g/ m3 selon la teneur en MS afin d'obtenir les valeurs souhaitées.
Ce polymère peut être supprimé 4 mois par an, de juin à septembre, la chaleur produisant le même effet que le polymère et permettant naturellement l'agglomération des colloïdes. La centrifugation, par exemple réalisée dans une centrifugeuse Guinard D2L, 4500 rpm, 1,5 m3/h, est pilotée en optimisant les réglages pour obtenir un solide (18) en sortie de centrifugation de 29 à 31% de MS et un liquide (20) dont le taux de MES se situe entre 2 et 3 g/1. La partie solide (18) sera utilisée pour réaliser du compost dans une station de compostage (22) . La partie liquide part vers la cuve ou réacteur (12) .
La deuxième étape du procédé a lieu dans le réacteur (12) comportant un moyen d'agitation ou de brassage, dans lequel on introduit le liquide (20) issu de la première étape. Cette deuxième étape comprend les opérations suivantes : La dilution :
La cuve de mélange (12) est une cuve cylindrique en PEHD (polyéthylène haute densité), de fond conique. Elle est équipé de deux mélangeurs : un mélangeur à vitesse variable pour l'incorporation des additifs et un mélangeur à vitesse lente (un tour / mn) , placé dans le base de la cuve pour concentrer les boues. La cuve (12) est placée sur des jauges de contrainte afin de mesurer les entrées et les sorties. En routine, dans la cuve (12), 1 à 2 m3 de surnageant (i.e. la partie liquide en fin de décantation, étape 3) est conservé pour 1 m3 de liquide de sortie de centrifugeuse selon la concentration en MES (entre 2 et 3 g/1) . Ce surnageant doit être avantageusement à un pH compris entre 12 et 12,5. Le mélange :
Dans la cuve (12) (où seul reste le surnageant), on observe les temps successifs suivants : 1er temps : Ajout de chaux (type CODECAL) dans le reliquat de surnageant à la dose de 6 à 9 kg / m3 de liquide de sortie de centrifugeuse (selon le taux de MES, plus le liquide est chargée, plus on ajoute de chaux) + agitation de 80 à 150 tours/mn pendant environ 10 mn pour obtenir un liquide compris entre 12 et 12,5.
2eme temps : Arrivée du liquide de sortie de centrifugeuse dans la cuve (12) + agitation de 80 à 150 tours / mn pendant 15 mn ce qui va provoquer la formation de flocs (floculation) .
3eme temps : Ajout d'ions ferriques sous forme de chlorure ferrique à la dose de 400 à 600 ppm / m3 de liquide de sortie de centrifugeuse (afin d'obtenir un niveau de turbidité compris entre 15 et 20) + agitation rapide de 200 à 250 tours / mn pendant environ 15 mn . Cette étape va permettre le grossissement des flocs par l'agglutination des colloïdes (coagulation) contenus dans le mélange lisier + chaux.
La décantation :
Lorsque les phases de floculation et coagulation sont terminées, l'agitation est arrêtée pour permettre aux flocs de descendre dans le bas de la cuve (12) . Après une à deux heures de décantation, on obtient un surnageant clair (24) et des boues
(26) riches en chaux.
Les boues seront expédiées vers un filtre presse (28), ou dans une fosse de stockage agitée en permanence le surnageant sera envoyée vers le strippeur i.e. la cuve (30) . L'équivalent de Im3 à 2m3 de surnageant par m3 de liquide de sortie de centrifugeuse sera conservé pour la dilution (deuxième étape) .
Le strippage :
Le strippage consiste à extraire le maximum d'ammoniac contenu dans le liquide obtenu après décantation. Le stripping s'effectue dans une cuve de 8 m3, la partie basse contenant le liquide, la partie haute permettant de le pulvériser dans une colonne d'air. La rencontre entre l'air et le liquide à contre- courant permet d'évacuer l'ammoniac contenu dans le liquide à pH élevé (entre 12 et 12,5) , afin de l'envoyer vers le laveur de gaz (32) . Le strippage d'un batch (3 m3 de lisier entrée station) dure environ 2 heures. Si une source de chaleur est disponible, il est possible de chauffer légèrement le liquide pour faciliter l'extraction de NH3. Une fois cette étape effectuée, le liquide part en cuve de stockage (34) pour être utilisé en chasses ou en irrigation. Le lavage du gaz :
L'air chargé d'ammoniac provenant du strippage, ainsi que l'air récupéré sur les cuves et fosses annexes est soufflé dans le laveur de gaz (32) à travers un brouillard d'eau et d'acide sulfurique. La réaction chimique entre l'acide et la base (ammoniac) permet la formation d'un sel, le sulfate d'ammonium, et de gaz épurés (36) (oxygène et hydrogène) qui sont rejetés dans l'air. Le sulfate d'ammonium (NH4J2SO4 ainsi obtenu est stocké dans une cuve (38) sous la forme d'une solution à une concentration de 7% à 8%. Pour éviter les dégagements d'ammoniac, la cuve (12), la centrifugeuse (16) et les fosses de stockage (stockage général du lisier en amont, stockage du liquide sortie centrifugation, stockage des boues) sont couvertes et les gaz récupérés (40) sont envoyés vers le laveur (32) . On peut également récupérer l'air du compostage et l'envoyer vers le laveur. Ces opérations permettent de supprimer tous dégagements de gaz (NH3, méthane, H2S etc. ) .
Enfin, le procédé de l'invention peut aussi comporter des étapes parallèles de traitement des parties solides obtenues, telles que : le compostage et le filtre presse.
C'est ainsi que le solide issu de centrifugation peut être envoyé en station de compostage, où il restera 3 mois avant d'être utilisable pour épandage ou commercialisation (28) . Les boues de décantation sont envoyées sur un filtre presse et produiront des gâteaux (42) et du liquide clair (44) recyclé dans la station. Ces gâteaux (42) peuvent être broyés et utilisés comme amendement calcique.
La chaux ajoutée lors du premier temps comprend, dans cet exemple de réalisation, au moins 85 % de chaux vive ou est un lait préparé à partir de celle-ci.
Le liquide issu du lavage peut être, dans une quatrième étape, oxygéné par exemple par pulvérisation dans l'air, pour terminer l'extraction d'ammoniac et provoquer une baisse de la DCO. Le liquide issu du procédé selon la présente invention peut être utilisé au moins en partie pour pratiquer un lavage des salles d'élevage des porcs. Ceci permet d'évacuer quotidiennement les déjections des animaux et de supprimer les dégagements d'ammoniac (NH3) et d'hydrogène sulfureux (H2S) dans les salles d'élevage. En outre, lors du lavage avec le liquide issu du procédé selon l'invention, le pH très basique de ce liquide permet d'obtenir un effet d' hygiénisation des locaux d' élevage .
De plus, ce liquide présentant un pH fortement basique, il est donc intéressant d'en utiliser une partie pour diluer le liquide issu de la première étape. Du fait de ce pH élevé, le liquide issu de la quatrième étape, lorsqu'il est utilisé pour laver les salles d'élevage, joue un rôle dans la lutte contre les éventuels agents pathogènes qui pourraient être présents. Selon un mode de réalisation particulier, la dilution du liquide issu de la première étape est réalisée par une partie du surnageant qui est laissé dans le réacteur.
Enfin, les produits solides issus de la décantation, riches en calcium, peuvent constituer un amendement soit en tant que tel, soit en les mélangeant avec le compost obtenu lors de la première étape. Exemple n ° 1
II a été traité 1000 kg de lisier de porc ayant la composition suivante :
MES 38,8 g/1 NH4 3,31 kg/m3
P2O5 1,46 kg/m3
K2O 1,75 kg/m3
Ce lisier, dont la teneur en matière sèche est comprise entre 2,8 et 3,8 % en poids en général, est centrifugé de telle sorte qu'à l'issue de la centrifugation sa teneur en matière sèche soit après dilution de 500 à 2500 mg/1. Cette faible teneur en matière sèche, de faible variabilité, permet de ne pas devoir faire varier les apports de produits ultérieurs.
Quant à la matière sèche éliminée, elle est compostée et constitue ainsi un engrais organique naturel riche en phosphore.
A l'issue de cette étape préalable, on recueille 969 kg d'un produit liquide qui est soumis à la deuxième étape du procédé selon la présente invention.
On incorpore pendant environ 10 minutes, sous agitation lente (100 t/mn) , 9 kg de chaux à 85 % en poids de chaux vive, puis 1,3 kg d'une solution d'ions ferriques du commerce à 41 % en poids de fer sous une agitation rapide (200 t/mn) .
On récupère ainsi un surnageant : l'ammoniac libéré est lavé par une solution d'acide sulfurique pour obtenir, d'une part, des gaz épurés et, d'autre part, une solution fertilisante riche en azote et soufre.
Le liquide final est une eau techniquement recyclable utilisée pour chasser le lisier dans les salles d'élevage de porcs en l'occurrence. Ces résultats des analyses effectuées sur les co-produits issus du procédé de l'invention sont consignés dans le tableau ci-après . Tableau 1 Le compost
Figure imgf000014_0001
Tableau 2 Les gâteaux
Figure imgf000014_0002
Tableau 3 Le sulfate d'ammonium
Figure imgf000014_0003
Tableau 4 : L 'eau technique
N Fer Chaux Azote pH Cuivre Zinc DBO DCO Potasse Turbidité total (CaO) ammoniacal kg/T g/kg kg/T kg/T mg/kg mg/kg mg/L mg/L kg/T
0,28 0, 4 1,16 0, 3 12,08 0,21 0,52 2955 4239 1,48 14,73 Le procédé selon la présente invention comprend enfin une opération de lavage ou "flushing" des salles d'élevage.
Selon un mode de mise en œuvre avantageux le lavage consiste à faire passer un liquide hygiénisé (pH entre 11,5 et 12,5) dans les gouttières placées sous les caillebotis des porcs afin de chasser leurs déjections.
Cette méthode permet de supprimer les odeurs nauséabondes liées à la fermentation du lisier (H2S et mercaptans) , ainsi que le dégagement d'ammoniac gazeux (NH3) . De plus, à chaque lavage, le liquide à pH élevé nettoie et désinfecte les gouttières.
1. Données techniques
Nombre de lavages par jour :
• en post sevrage, 0 à 1 chasse sont réalisée par jour.
• en engraissement, 1 à 2 chasses sont réalisées par jour.
Les lavages sont réalisés gouttière par gouttière, et non pas toutes ensembles, pour avoir une pression suffisante et adapter la quantité de liquide selon le degré de salissure de la gouttière concernée. La durée d'un lavage est de 6 à 10 secondes par gouttière.
Quantité de liquide utilisé :
• en post-sevrage, en moyenne 240 litres/salle/lavage, pour une salle de 61 m2 logeant 128 porcs (soit 0,47m2 / porc) , équipée de 8 gouttières de 11 mètres de long.
• en engraissement : en moyenne 700 litres / salle / lavage, pour une salle de 120 m2 logeant 144 porcs (soit 0,83 m2 par porc) , équipée de 16 gouttières de 15 mètres de long. Le lavage sous maternité et sous gestantes peut également être réalisé. Il apportera un meilleur état sanitaire global de 1' élevage .
Matériel nécessaire :
Un automate, une pompe, des vannes à commandes pneumatiques et des gouttières dont les caractéristiques sont les suivantes : gouttières en polyéthylène, d'une profondeur de 30 à 35 cm, largeur en haut de 40 à 46 cm, en bas de 16 cm, légèrement arrondies sur le bas. Les gouttières sont liées entre elles par une glissière en plastique en forme de cornière par les bords supérieurs. Les gouttières doivent être placées sur un sol plat, horizontal. La pente des flancs est orientée suivant un angle de 55 à 65°.
2. Améliorations zootechniques et ambiance Au niveau de l'ambiance
Les données concernent essentiellement l'ammoniac et les odeurs.
La mise en place des chasses avec l'effluent selon l'invention permet une réduction des émissions de gaz dans le bâtiment de :
• Ammoniac : 70% • Méthane : 75%
Le lavage avec l'effluent basique hygiénisé permet une forte réduction des odeurs dans les salles.
Une étude a été conduite dans les salles post-sevrage avec des bandes avec chasses et des bandes sans chasses et sur une salle vide servant de témoin. Elle comportait 2 volets : analyse sensorielle par plusieurs jurys (personnel administratif et personnel technique de la station, - analyse des composés volatils par micro-extraction en phase solide. Les résultats de l'analyse sensorielle montrent que pour 82% des personnes interrogées, la salle sans chasses présente des odeurs très gênantes, alors que pour la salle avec chasses c'est seulement 20 % des personnes qui sont réellement gênées par les odeurs.
Figure imgf000017_0001
Les écarts de concentration en composés organiques volatils (COV) entre les deux modes d'élevage sont les suivants :
• Salle avec chasses : COV de 85 μg/m3
• Salle traditionnelle : COV de 441 μg/m3 soit un niveau 5 fois supérieur.
Résultats zootechniques et dépenses de santé
Les truies gestantes et l'atelier de naissage ne sont pas équipées en système de chasses.
En post-sevrage :
L'effet des chasses avec l'effluent fortement basique hygiénisé sur les porcelets en post-sevrage a été quantifié en comparant les performances obtenues dans des salles avec ou sans évacuation du lisier frais.
Figure imgf000017_0002
Les chasses ont permis une amélioration du gain de poids de 4,3% sans modification de l'efficacité alimentaire et une réduction des problèmes sanitaires qui étaient essentiellement, pour le lot sans chasse, respiratoires et digestifs.
En engraissement :
L'effet des chasses avec l'effluent fortement basique hygiénisé sur les porcs en engraissement a été quantifié en comparant les performances obtenues dans des salles avec ou sans évacuation du lisier frais.
Figure imgf000018_0001
Hygiénisation des salles :
Compte-tenu de son pH élevé (11,5-12,5), l'effluent utilisé pour le lavage ne présente aucune bactérie et aucun virus pathogène pour le porc. Les résultats d'analyses bactériologiques conduites sur le lisier brut et sur le liquide hygiénisé à la sortie de la station de traitement selon le procédé de l'invention sont indiqués dans le tableau ci-dessous.
Figure imgf000018_0002
* responsable des diarrhées chez les porcs et pouvant entraîner une entérotoxémie (mort sous 2 à 3 heures) Une étude a également été menée pour dénombrer les streptocoques fécaux développés sur des boites contact placées dans divers endroits de l'élevage :
A la fin du post-sevrage, une fois la salle vidée (animaux sortis) , et
Après lavage des gouttières de cette même salle avec l'effluent basique utilisé et nettoyage complet de la salle au nettoyeur d'eau chaude.
Figure imgf000019_0001
Interprétation :
(0-10 colonies) —» Très bien
(11-30 colonies) —» Bien
(31-100 colonies) —» Acceptable
(101-300 colonies) → Mauvais
(> 300 colonies) —> Très mauvais
Cette expérimentation montre que les gouttières lavée avec l'effluent fortement basique de l'invention accompagné d'un lavage de la salle au nettoyeur à l'eau chaude ne présentent plus aucun coliforme fécal lors de l'entrée de la nouvelle bande . En conditions d'élevage, les conditions sont très bonnes en fond de case, acceptables au niveau des abreuvoirs et des nourrisseurs, quasiment acceptables sur les caillebottis et mauvais uniquement dans les gouttières. Selon une variante du procédé de l'invention telle qu'illustrée à la figure 2 annexée sur laquelle les éléments identiques correspondants à ceux de la Figure 1 ont été désignés par les mêmes références numériques, le liquide contenant les matières organiques en suspension est constitué par des effluents issus de stations de traitement des eaux par nitrification-dénitrification (46), le plus souvent précédé d'une opération de centrifugation avec un processus biologique. Dans pareil cas de couplage avec un processus biologique, le traitement selon l'invention est simplifié comme illustré à la Figure 2. En effet, l'azote est déjà extrait, mais le but final reste le même : disposer d'un liquide hygiénisé pour pouvoir pratiquer le lavage des salles d'élevage. La majeure partie de l'effluent issu du traitement biologique devra être traité comme précédemment décrit, par floculation, coagulation et décantation dans la cuve (12) . La quantité de liquide nécessaire au lavage en post-sevrage et en engraissement est d'environ 700 à 750 litres par porc. Les quantités à traiter en station biologique sont a peu près doublées. Toutefois, la quantité d'azote contenue dans les lisiers reste sensiblement la même, le temps en station sera donc réduit.
Le procédé d'hygiénisation selon l'invention permet ainsi :
» de réduire les teneurs en NH3 et en odeurs des salles d'élevage et de ce fait d'améliorer l'ambiance de l'élevage en réduisant les problèmes pulmonaires des animaux et de leurs soigneurs ;
* d'induire une rupture dans les cycles infectieux transmis par les déjections ou favorisés par le contact entre ces déjections et les animaux, et ; d'améliorer les conditions d'hygiène des élevages et en particulier d'améliorer la physiologie digestive des animaux, de réduire les traitements vétérinaires préventifs et curatifs, de réduire la sensibilité intestinale des animaux à la nature ou à la quantité du bol alimentaire, d'améliorer l'efficacité zootechnique des aliments.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé d' hygiénisation de salles d'élevage d'animaux en particulier de porcs, impliquant un traitement de liquides contenant des matières organiques en suspension, tels que des effluents issus d'une station de traitement biologique de nitrification dénitrification, en particulier précédé d'une centrifugation, caractérisé en ce qu'il comprend des opérations de floculation, de coagulation et de décantation au cours desquelles l'effluent liquide à traiter est soumis à une dilution préalable, une adjonction de chaux, puis une adjonction d'une solution d'ions ferriques, et à l'issue desquelles on recueille une phase pâteuse et un surnageant liquide fortement basique, et en ce que l'on utilise, au moins en partie, ledit liquide fortement basique ainsi obtenu pour chasser les déjections d'animaux afin d'hygiéniser l'ambiance des salles d'élevage d'animaux.
2. Procédé d'hygiénisation de salles d'élevage d'animaux en particulier de porcs selon la revendication 1, impliquant un traitement de liquides contenant des matières organiques en suspension, tels que des lisiers de porc, de bovin ou de canard ou des effluents ou boues de méthanisation, caractérisé en ce qu'il comprend :
» une première étape d'homogénéisation et de diminution de la quantité de matières en suspension dans le liquide à traiter, en particulier par centrifugation ;
* une deuxième étape comprenant les opérations de floculation, de coagulation et de décantation, au cours de laquelle le liquide provenant de la première étape est soumis à une dilution préalable, une adjonction de chaux puis une adjonction d'une solution d'ions ferriques, et à l'issue de laquelle on recueille une phase pâteuse et un surnageant liquide fortement basique ; * une troisième étape de lavage gazeux dudit surnageant au cours de laquelle on épuise l'ammoniac qui s'y trouve contenu pour conduire à un liquide hygiénisé fortement basique, et en ce que l'on utilise, au moins en partie, ledit liquide hygiénisé fortement basique ainsi obtenu pour chasser les déjections des animaux afin d'hygiéniser l'ambiance des salles d'élevage d'animaux.
3. Procédé d'hygiénisation selon la revendication 2, caractérisé en ce que le liquide soumis à la première étape de diminution de la quantité de matières en suspension est préalablement homogénéisé.
4. Procédé d'hygiénisation selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'opération de dilution préalable à l'adjonction de chaux est réalisée avec une partie du surnageant liquide fortement basique issu du traitement antérieur d'un liquide contenant des matières organiques en suspension, obtenu par la mise en œuvre du procédé selon l'une des revendications 1 à 3.
5. Procédé selon l'une de revendications 2 à 4, caractérisé en ce que la première étape est réalisée par centrifugation pour obtenir une concentration en matière sèche inférieure à 3g/l.
6. Procédé selon l'une des revendications 2 à 5, caractérisé par le fait que, à l'issue de la première étape, le liquide recueilli est dilué de telle sorte qu'il présente une concentration en matière sèche inférieure à 1500 mg/1.
7. Procédé selon l'une des revendications 2 à 6, caractérisé par le fait qu'au cours de la première étape, le liquide à traiter est additionné d'un polymère cationique hydrosoluble, en particulier une poudre de polyacrylamide cationique.
8. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que les opérations de floculation, coagulation et de décantation, en particulier lors de ladite deuxième étape comprennent trois temps : » un premier temps au cours duquel on incorpore la chaux, sous une agitation lente comprise entre 80 et 150 tours/minute pour une cuve présentant un diamètre inférieur à 3m, puis » un deuxième temps au cours duquel on ajoute la solution d'ions ferriques, par exemple sous forme de chlorure ferrique, sous une agitation rapide comprise entre 200 et 250 tours/minute pour une cuve présentant un diamètre inférieur à 3m, et
» un troisième temps qui consiste en une décantation pour recueillir, d'une part une phase pâteuse et, d'autre part un surnageant.
9. Procédé selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'on ajoute la chaux à la dose de 4 à 9 kg/m3 de liquide à traiter.
10. Procédé selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé par le fait que la chaux est ajoutée sous forme de chaux vive comprenant au moins 85 % de chaux vive (CaO) ou d'un lait d'une telle chaux.
11. Procédé selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que l'ajout des ions ferriques est réalisé sous la forme d'addition de chlorure ferrique à une dose de 400 à 800 ppm / m3 de liquide à traiter.
12. Procédé selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que le liquide hygiénisé fortement basique obtenu présente un pH compris entre 11,5 et 12,5.
13. Procédé selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que le lavage des salles d'élevage s'effectue par chasse des déjections des animaux à l'aide dudit liquide fortement basique dans une pluralité de gouttières s 'étendant parallèlement entre elles, de préférence horizontalement sur le sol des salles d'élevage, et placées sous des caillebottis .
14. Procédé selon l'une des revendications 1 à 13, caractérisé en ce qu'en post sevrage, on effectue une chasse tous les deux jours à une chasse par jour.
15. Procédé selon l'une des revendications 1 à 13, caractérisé en ce qu'en phase d'engraissement, on effectue une à deux chasses par jour.
16. Procédé selon l'une des revendications 9 à 15, caractérisé en ce que la chasse est réalisée gouttière après gouttière, afin d'adapter le volume de liquide à la quantité de salissures contenue dans chaque gouttière.
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