Brevet FR2646586A1 — publié le 19901109

La présente invention a trait au domaine de l'épuration des effluents d'élevage par voie biologique Le sol est capable de dégrader de fortes quantités d'effluents d'élevage par minéralisation des composés organiques. Mais cette dégradation s'accompagne d'une production de nitrates liée à l'apport azoté. Lorsque les nitrates formés en quantité importante ne sont pas consommés par la végétation, ils sont lessivés en hiver et détériorent la qualité de l'eau. La récupération des eaux chargées et leur dénitrification permet d'éviter ce risque. Le procédé utilise les deux mécanismes (nitrification et dénitrification). La nitrification est le résultat de la transformation de l'ammoniac des effluents épandus en utilisant les éléments carbonés présents. La dénitrification en milieu anoxique s'effectue par voie autotrophe ou hétérotrophe. L'utilisation d'effluent d'élevage dans ce procédé permet les deux voies, cependant la présence de substrat carboné disponible en quantité importante privilégie le phénomène hétérotrophe. Des expériences de dénitrification en utilisant des substrats carbonés dans le sol ou dans un réacteur ont déjà été réalisées (FR A1 0133405 - FR A2 302 279 - DD A 140 031 - FR A 76 05 628 - EU A2 0243 678 EU A1 0 206 690). Notre procédé se distingue des procédés cités précédemment en ce qu'il s'agit d'épuration de lisier en éliminant les risques de pollution nitratée et en ce qu'il réalise successivement la nitrification dans le sol et la dénitrification avec du lisier. Le brevet EU A1 206 690 met en oeuvre un agent chimique pour provoquer l'apparition de conditions anoxiques dans le sol. Cette technique pourra le cas échéant être utilisée dans notre procédé mais ne parait pas obligatoire. Le brevet EU A2 0243 678 est une technique d'épuration sur un sol reconstitué cultivé de végétaux à grand développement. Dans ce procédé l'objectif semble être la destruction de matière organique (DBO - DCO). Les apports de lisier dans les situations d'excédents peuvent dépasser les doses agronomiques. Dans ces cas, il peut en résulter une formation importante de nitrates dans les sols. Ces nitrates sont éliminés par lessivage en automne et en hiver. La présente invention vise à récupérer puis à dénitrifier les eaux nitratées afin d'éviter la pollution des eaux. La maîtrise du système permet d'utiliser le sol récepteur comme outil d'épuration de doses importantes de lisier. L'invention comprend - deux parcelles aménagées, l'une pour recevoir les épandages en surdoses et l'autre les eaux dénitrifiées. - un système de collecte par drains des eaux percolées et leur stockage. - un réacteur de dénitrification recevant le mélange de lisier et d'eau nitratée avec un équipement de suivi des concentrations en nitrates. Ces trois postes sont reliés entre eux par canalisation pompes etc... Le stockage des lisiers aménagé ou non, fait partie de l'ensemble. L'EPANDAGE Il est réalisé préférentiellement avec un système d'épandage au ras du sol à l'aide d'une rampe équipée de pendillards. Le lisier est tamisé avant épandage. Les apports sont fractionnés et visent un apport de 5 à 10 fois les doses habituelles. Deux parcelles sont prévues. Une seule parcelle reçoit le lisier en surdose chaque année. Le sol est couvert avec une graminée fourragère pérenne (fétuque, ray grass, etc...). Les apports visent à limiter le facteur limitant eau en cours d'année. L'état de la végétation est un indicateur de fonctionnement de la parcelle. L'AMENAGEMENT DU SOUS-SOL Il est destiné à collecter la plus grande partie des eaux. Les drains de collecte sont placés selon les règles de l'art après étude pédologique fine du site. Les parcelles sont isolées sur le plan hydrique par une ceinture drainante supplémentaire. Un dispositif de mesure permet d'évaluer l'efficacité du système (débit, pluviométrie). Les eaux sont stockées temporairement en lagune. LE REACTEUR DE DENITRIFICATION Il comprend un réservoir type fosse de stockage, les équipements de pompage (eau et lisier), les appareils de mesures pour le suivi de la dénitrification, la fosse de stockage de lisier destiné à l'épandage ou à la dénitrification. Cette fosse est aménagée en vue de réaliser un tamisage ou une séparation de phase grossière. Le pilotage du réacteur, à savoir les dosages de lisier dans l'eau nitratée, s'effectue en fonction de la mesure des concentrations en nitrates. Le rejet par épandage sur la parcelle réceptrice des eaux résiduelles dénitrifiées est fonction du taux de nitrates fixé. Enfin la décision de rejet dans le milieu naturel (eau percolée non recyclée) est fonction du- taux de nitrate résiduel fixé en dessous de la norme. Le procédé de l'invention est décrit par la figure annexée.. Elle représente schématiquement les équipements et le fonctionnement de l'invention. Le lisier est stocké dans une fosse comprenant deux compartiments. Le premier compartiment comprend un séparateur perforé pour permettre l'élimination des éléments grossiers et éviter l'obturation des dispositifs d'épandage. Le compartiment (1) reçoit le lisier entier. Le compartiment (1,1) réceptionne le lisier sans particules grossières. Ce lisier est épandu directement (1,2) ou envoyé (1,3) dans le réacteur de dénitrification (5). Les parcelles réceptrices (2) sont aménagées à l'aide de drains (3). L'eau percolant peut ne pas être collectée (2,1) et rejoindre le milieu naturel (6). Le dispositif permettra de collecter le maximum d'eau. Celle-ci sera acheminée (3,1) et (3,2) vers le stockage (4) soit vers le réacteur (5). L'eau du stockage tampon (4) pourra être reprise (4,1) pour être traitée ultérieurement dans le réacteur (5). Après la dénitrification dans le réacteur (5) l'eau résiduelle est épandue sur la deuxième parcelle (5,1). Les parcelles seront le siège de la nitrification (2,2) ou d'une dénitrification complémentaire (2,3). La dénitrification principale (5,2) s'effectue à partir du mélange lisier (1,3) et de l'eau (3,1) et (4,1). Lorsque l'eau de percolation de la parcelle (2) sera peu nitratée, le rejet vers le milieu naturel (3,3) pourra être décidé. Deux parcelles (2) sont aménagées. La première année la parcelle 2,A reçoit le lisier entier. La parcelle 2,B reçoit les eaux dénitrifiées. Les années suivantes le fonctionnement sera alterné. Le fonctionnement sur pilote de 50 litres destiné à simuler le réacteur base de l'invention a permis les performances rapportées dans le tableau ci-après. Cinétique de disparition des nitrates 27 octobre 1988 1111111 I 1 I I Temps en heures I o 1 2 1 6 I 8 1 10 I 12 14 16 I- liii I I I I i Concentration en nitrates dans le I I I I I I I I I I I réacteur (mg/l N03) 325 309 202 79 18 17 11 4 171 111 4 Température moyenne 200C Agitation limitée au fond du réacteur Pas de support bactérien. REVENDICATIONS 1) Procédé d'épuration biologique du lisier épandu sur un sol caractérisé par le fait que le lisier est épandu en surdose par rapport aux exportations maximales permises par les plantes. Ceci entrasse une production importante de nitrates. Par la mise en oeuvre d'un aménagement de collecte et de stockage des eaux nitratées pouvant percoler. Par la conception d'un réacteur permettant de dénitrifier par voie hétérotrophe les eaux nitratées collectées. Par l'épandage des eaux dénitrifiées. 2) Procédé selon la revendication (l) caractérisé en ce que le sol est aménagé pour collecter plus de 80% des eaux pouvant percoler. 3) Procédé selon la revendication (1) caractérisé en ce que la dénitrification s'effectue avec du lisier de porc. 4) Procédé selon la revendication (1) caractérisé en ce que l'épandage d'eau dénitrifiée permet grâce aux bactéries dénitrifiantes présentes d'éliminer les nitrates présents dans le sol. 5) Procédé selon les revendications (2) et (4) caractérisé par le fait que l'on peut agir sur le système de collecte des eaux de percolation dans le but de faire fonctionner successivement le sol comme un filtre bactérien nitrifiant et- dénitrifiant. Ce processus permet d'éliminer progressivement la charge azotée apportée avec l'effluent initial. 6) Procédé selon l'ensemble des revendications précédentes caractérisé par la conception d'un pilotage du réacteur asservi aux concentrations en nitrates pour réaliser un fonctionnement continu ou discontinu.