Brevet FR2710004A1 — publié le 19950324

Dispositif de compactage de lisier. L'invention concerne le domaine du traitement et de l'épuration des effluents constitués par des déjections animales. 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 ont contribué 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 non négligeable la fertilité des sols traités. Cependant, les quantités de matières ainsi distribuées peuvent outrepasser les capacités d'acceptation des sols et conduisent à plus ou moins long terme à des conséquences néfastes sur l'environnement. L'épandage du lisier pose en particulier des problèmes de contamination des eaux de surface et des eaux souterraines ce qui a 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 nitrates dans l'environnement et de gênes olfactives. La valorisation du lisier en tant que fertilisant connaît donc des limites dues à sa nature mais également aux quantités produites, souvent extrêmement importantes. En moyenne, chaque porc rejette 1 m3 de lisier par an ce qui conduit en moyenne, dans les élevages industriels intensifs, à des quantités de 2,5 m3 par place et par an. 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. 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 pour les épurer. Le premier moyen, qui peut être utilisé pour se débarrasser 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. L'une des techniques envisagées 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 l'évaporation de l'eau contenue dans ce mélange puis à séparer par centrifugation la paraffine 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. Il peut donc poser des problèmes d'utilisation et constituer une source de nuisance. Une autre technique connue 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. Enfin, les centrifugeuses utilisées sont des matériels relativement fragiles et coûteux. Enfin, il convient de noter que les installations de traitement du lisier connues sont souvent gênées par la variation dans la consistance du lisier qui peut se présenter sous une forme plus ou moins solide. La présente invention a pour objet de proposer un dispositif de traitement du lisier, ne présentant pas les inconvénients des installations et procédés de l'état de la technique. En particulier, l'un des buts de l'invention est de proposer un dispositif de compactage du lisier permettant de séparer le lisier entre un liquide pouvant être aisément traité selon les procédés biologiques de traitements des eaux usées et un matériau renfermant l'essentiel de la matière sèche du lisier et ne présentant pas d'odeur nauséabonde. L'invention a également pour objet de proposer un tel dispositif sans pièce de roulement ou autres pièces fragiles, lui permettant de s'adapter facilement aux conditions généralement rustiques de son cadre d'utilisation. L'invention a aussi pour objet de fournir un tel dispositif consommant peu d'énergie tout en assurant la production de sous-produits aisément valorisables. L'invention concerne un dispositif de compactage de lisier caractérisé en ce qu'il comprend: - une chambre de compactage cylindrique délimitée sur au moins une partie de sa périphérie par une grille de filtration du lisier - au moins une canalisation d'amenée du lisier dans ladite chambre de compactage; - une vis de compactage montée en rotation concentriquement à l'intérieur de ladite chambre de compactage et permettant de filtrer le lisier à travers ladite grille tout en le compactant contre l'une des extrémités de ladite chambre de compactage de façon à permettre la formation au niveau de ladite extrémité, d'un bouchon constitué d'une partie de la matière sèche du lisier - un moteur commandant la rotation de ladite vis de compactage à l'intérieur de ladite chambre de compactage; - au moins une chambre de récupération du filtrat formé par le passage du lisier à travers ladite grille - une pièce de fermeture de ladite extrémité - des moyens de positionnement de ladite pièce de fermeture permettant à celle-ci de prendre au moins deux positions : une première position dans laquelle ladite extrémité est ouverte et une seconde position dans laquelle ladite extrémité est fermée et, - des moyens de commande desdits moyens de positionnement permettant à ceux-ci d'ouvrir ladite extrémité lorsque le moteur rencontre une résistance à la rotation de ladite vis excédant une valeur prédéterminée, afin d'évacuer ledit bouchon de matières sèches et à refermer ladite extrémité lorsque ledit bouchon a été évacué. Grâce à un tel dispositif, le lisier est amené dans la chambre de compactage pour être comprimé contre l'extrémité de la chambre de compactage et pressé à travers la grille. En passant à travers la grille, la phase liquide de celui-ci est séparée de la phase solide constitué par les matières sèches. Au fur et à mesure que le lisier est amené dans la chambre de compactage et acheminé par la vis jusqu'à l'extrémité de celle-ci, il se forme un bouchon de matières sèches au niveau de ladite extrémité. Ce bouchon de matières sèches présente un avantage particulièr en ce sens qu'il présente un pouvoir filtrant à l'égard du lisier transitant dans la chambre de compactage. Le lisier est donc d'une part filtré par la grille mais aussi par ce bouchon filtrant. D'une manière tout a fait intéressante, on a constaté que le pouvoir de coupure de ce bouchon à l'égard des particules présentes dans le lisier était supérieur au pouvoir de coupure de la grille même, c'est-à-dire que ce bouchon permettant de retenir des particules présentant une taille inférieure à la taille minimale des particules pouvant être retenues par la grille. Lorsque le bouchon formé progressivement gêne trop la rotation de la vis, les moyens de commande déplacent la plaque de fermeture de façon à autoriser l'évacuation du bouchon, celui-ci ayant rempli son rôle filtrant. La plaque de fermeture est alors remise en place dès que le moteur commandant la vis ne rencontre plus de résistance pour permettre la formation d'un nouveau bouchon filtrant. Le matériau constituant le bouchon a l'aspect d'un terreau et d'une façon particulièrement étonnante ne présente pas d'odeur nauséabonde. Ce matériau peut être notamment valorisé sous forme de granulés secs en guise de support de culture. Préférentiellement, ledit dispositif comprend des moyens de centrage de ladite vis dans ladite chambre de compactage prévus au niveau de ladite extrémité de la chambre de compactage. Avantageusement lesdits moyens de centrage de ladite vis comprennent un centreur monté fixe à l'extrémité de ladite vis, ledit centreur étant solidarisé par au moins un écarteur et une pièce rapportée à ladite grille, ledit écarteur ne gênant pas l'évacuation dudit bouchon de matières sèches lorsque ladite extrémité est ouverte. Selon une variante de l'invention ladite chambre de récupération du filtrat est prévue autour de ladite chambre de compactage du lisier. D'une façon particulièrment intéressante ladite chambre de compactage et ladite vis de compactage sont horizontales. Préférentiellement lesdits moyens de positionnement de ladite pièce de fermeture incluent un vérin souple. Une telle caractéristique permet d'éviter la corrosion. Avantageusement, le pas de ladite vis de compactage est compris entre 10 et 15 cm. Egalement préférentiellement, ladite grille présente des ouvertures d'une taille de 500 ssm environ. Egalement avantageusement, ladite vis de compactage est espacée de ladite grille d'environ 500 ,um. Enfin, selon une variante de l'invention, ladite grille est choisie dans le groupe constitué par les filtres à pores trapézoïdales et les tôles perforées. L'invention sera plus facilement comprise grâce à la description qui va suivre d'un exemple non limitatif de réalisation de l'invention en référence aux dessins dans lesquels - la figure 1 représente une vue en coupe longitudinale d'un dispositif de compactage de lisier selon l'invention; - la figure 2 représente une vue de face de l'ensemble de centrage de la vis de compactage du dispositif représenté à la figure 1 ; - la figure 3 représente une vue latérale des moyens de centrage représentés à la figure 2. En référence à la figure 1, le dispositif selon l'invention comprend un chassis 1 supportant un tube 4 et un filtre métallique 6 se présentant sous la forme d'une grille munie d'ouvertures d'un diamètre de 500 ,um. Le tube 4 et la grille 6 délimitent une chambre de compactage cylindrique 19 à l'intérieur de laquelle est installée une vis 5 commandée en rotation par un moteur 2. Le tube 4 est muni d'une canalisation d'amenée 18 du lisier, par exemple en provenance d'un bac de stockage, ou d'une unité de prétraitement telle qu'une unité de dégrillage, à l'intérieur de la chambre 19 afin que celui-ci y soit compacté par la vis 5 en rotation. Le chassis 1 supporte également une plaque d'appui 3 du moteur 2 sur laquelle l'une des viroles 4a du tube d'approvisionnement 4 vient en butée. La vis 4 est conçue de façon à pouvoir accueillir l'arbre 2a (représenté en lignes pointillées sur la figure 1) du moteur 2 au niveau de l'une de ses extrémités. Autour de la chambre de compactage 19, délimitée par la grille 6 et par le tube d'approvisionnement 4, est prévue une chambre de récupération du filtrat 16 obtenu lors du compactage du lisier. Cette chambre 16 est pourvue d'une évacuation 17. La chambre de compactage 19 et la vis 5 sont disposées horizontalement et, afin de maintenir l'horizontalité de la vis 5 dans la chambre 19 lors de l'opération de compactage, des moyens de centrage 14 sont prévus au niveau de l'extrémité 20 de cette chambre. De tels moyens permettent par ailleurs de maintenir constant l'espacement entre la vis 5 et le tube 4 d'une part et la grille 6 d'autre part. Cet espacement est de 500 ,um dans le cadre du présent mode de réalisation. Ces moyens de centrage seront décrits plus en détails en référence aux figures 2 et 3. Le dispositif comprend par ailleurs des moyens de positionnement d'une plaque de fermeture 12 de ladite chambre de compactage 19. Ces moyens de positionnement 9 incluent un vérin pneumatique souple 7 soutenu par une pièce d'appui 10 par l'intermédiaire d'une pièce 11. La plaque de fermeture 12 est reliée à la pièce d'appui 10 par un bras 13 de façon telle que cette plaque 12 puisse prendre, sous l'impulsion du vérin pneumatique 7, deux positions - une position de fermeture dans laquelle elle vient occulter l'extrémité 20 de la chambre de compactage 19; - une position d'ouverture (telle que montrée à la figure 1) dans laquelle elle est écartée de l'extrémité 20, la chambre de compactage étant alors ouverte. On notera que le vérin 7 est entièrement réalisé en caoutchouc, de façon à éviter les problèmes de corrosion. Dans le même but, les pièces métalliques du dispositif sont galvanisées. Le dispositif comprend enfin des moyens de commande (non représentés) des moyens de positionnement 9 de la plaque de fermeture 12. Ces moyens de commande sont prévus pour permettre l'ouverture de l'extrémité 20 lorsque le moteur 2 rencontre une résistance à la rotation de la vis 5 excédant une valeur prédéterminée et à refermer ladite extrémité lorsque cette résistance cesse. Lorsque l'opération de compactage commence, la plaque 12 est positionnée par les moyens de positionnement 9 de façon telle que l'extrémité 20 de la chambre de compactage soit fermée. Le lisier est amené par la canalisation 18 dans la chambre de compactage et acheminé, grâce à la rotation de la vis vers l'extrémité 20 et pressé contre la plaque 12. Afin de faciliter une telle opération, le pas de la vis 5 est, dans le cadre du présent mode de réalisation, de 13 cm. La vitesse de la vis est auant à elle de 28 tours par minute. L'action de la vis 5 permet de filtrer le lisier à travers la grille 6 et de récupérer un filtrat dans la chambre 16, se présentant sous la forme d'une eau peu chargée en matières en suspension et pouvant notamment être utilisée pour l'arrosage ou dirigée vers une unité classique d'épuration des eaux usées. Au fur et à mesure que le lisier est alimenté dans la chambre de compactage 19, il se forme un bouchon de matières sèches au niveau de l'extrémité 20 de cette chambre. D'une façon inattendue, il a été constaté que ce bouchon présentait lui-même un pouvoir filtrant à l'égard du lisier entrant dans le dispositif et qu'il venait ainsi compléter l'action de la grille 6. De plus, le pouvoir filtrant de ce bouchon est extrêmement intéressant puisqu'il permet la rétention de particules plus fines que les particules retenues par la grille 6. Lorsque le moteur 2 rencontre une résistance à la rotation de la vis 5 excédant une valeur prédéterminée, les moyens de positionnement 9 de la plaque de fermeture 12 sont actionnés de façon à permettre au vérin 7 d'éloigner cette plaque 12 de l'extrémité 20 de la chambre de compactage afin d'ouvrir celle-ci et de permettre l'évacuation du bouchon de matières sèches sous l'action de la vis 5. Dès que cette résistance cesse, c'est-à-dire, dès que le bouchon est évacué, les moyens de positionnement 9 actionnent le vérin 7 pour refermer l'extrémité 20. Le compactage est alors poursuivi jusqu'à la formation d'un nouveau bouchon. Comme précisé ci-dessus, le matériau constituant le bouchon ne présente pas d'odeur nauséabonde et peut être notamment valorisé sous forme de granulés secs en guise de support de culture. Le dispositif selon l'invention permet d'obtenir un tel matériau présentant une texture sensiblement constante quelle que soit la texture du lisier traité. Selon les figures 2 et 3, les moyens de centrage 14 de la vis 5 dans la chambre de compactage 19 comprennent une virole 31 en téflon (marque déposée) destinée à être positionnée à l'extrémité de la grille 6. Comme on peut le voir sur la figure 1 des cales 15 sont interposées entre la grille 6 et cette virole 31. De telles cales sont aisément remplaçables et adaptées aux conditions d'utilisation du dispositif. Les moyens de centrage 14 comprennent par ailleurs un centreur en bronze 34 destiné à venir dans l'axe de la vis 5 et relié à la virole 31 par deux écarteurs 32 et par l'intermédiaire d'un support 35. Une telle conception des moyens de centrage permet de ne pas gêner l'évacuation du bouchon de matières sèches lorsque l'extrémité 20 de la chambre de compactage est ouverte. Le dispositif de compactage selon l'invention a été mis en oeuvre sur du lisier brut présentant environ 15% de particules présentant une taille supérieure à 600 ,um, environ 50% de particules présentant une taille inférieure à 60 pm et 35 % de particules présentant une taille comprise entre 60,u et 600 Zm. L'étude du filtrat récupéré à permis de constaté que, d'une façon surprenante, non seulement les particules de taille supérieure à 500 m avait été retenues mais aussi 30 So des particules présentant une taille inférieure à 500 ,um et notamment une partie des particules présentant une taille inférieure à 60 ,um. On notera que, dans le cas de lisier ayant subi un prétraitement, le dispositif permet l'extraction de 65 % des particules. Le mode de réalisation ici décrit n'a pas pour objet de réduire la portée de l'invention et il pourra être envisagé d'y apporter des modifications sans sortir du cadre de celle-ci. En particulier, il pourra être envisagé d'utiliser une vis présentant un pas et une vitesse différents de ceux indiqués ainsi qu'une grille présentant une taille de pores différente. REVENDICATIONS 1. Dispositif de compactage de lisier caractérisé en ce qu'il comprend - une chambre de compactage cylindrique (19) délimitée sur au moins une partie de sa périphérie par une grille (6) de filtration du . . Ilsler; - au moins une canalisation d'amenée (18) du lisier dans ladite chambre de compactage (19); - une vis de compactage (5) montée en rotation concentriquement à l'intérieur de ladite chambre de compactage (19) et permettant de filtrer le lisier à travers ladite grille (5) tout en le compactant contre l'une des extrémités (20) de ladite chambre de compactage (19) de façon à permettre la formation au niveau de ladite extrémité, d'un bouchon constitué d'une partie de la matière sèche du lisier - un moteur (2) commandant la rotation de ladite vis de compactage (5) à l'intérieur de ladite chambre de compactage (19); - au moins une chambre de récupération du filtrat (16) formé par le passage du lisier à travers ladite grille (6); - une pièce de fermeture (12) de ladite extrémité (20); - des moyens de positionnement (9) de ladite pièce de fermeture (12) permettant à celle-ci de prendre au moins deux positions : une première position dans laquelle ladite extrémité (20) est ouverte et une seconde position dans laquelle ladite extrémité (20) est fermée et, - des moyens de commande desdits moyens de positionnement (9) permettant à ceux-ci d'ouvrir ladite extrémité (20) lorsque le moteur (2) rencontre une résistance à la rotation de ladite vis (5) excédant une valeur prédéterminée, afin d'évacuer ledit bouchon de matières sèches et à refermer ladite extrémité (20) lorsque ledit bouchon a été évacué. 2. Dispositif de compactage selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de centrage (14) de ladite vis (5) dans ladite chambre de compactage (19) prévus au niveau de ladite extrémité (20). 3. Dispositif de compactage selon la revendication 2 caractérisé en ce que lesdits moyens de centrage (14) de ladite vis (5) comprennent un centreur (34) monté fixe à l'extrémité de ladite vis (5), ledit centreur (34) étant solidarisé par au moins un écarteur (32) et une pièce rapporté (31) à ladite grille (6), ledit écarteur (34) ne gênant pas l'évacuation dudit bouchon de matières sèches lorsque ladite extrémité (20) est ouverte. 4. Dispositif de compactage selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que ladite chambre de récupération du filtrat (16) est prévue autour de ladite chambre de compactage (19) du lisier. 5. Dispositif de compactage selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que ladite chambre de compactage (19) et ladite vis de compactage (5) sont horizontales. 6. Dispositif de compactage selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 caractérisé en ce que lesdits moyens de positionnement (9) de ladite pièce de fermeture (12) incluent un vérin souple (7). 7. Dispositif de compactage selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 caractérisé en ce que le pas de ladite vis de compactage (5) est compris entre 10 et 15 cm. 8. Dispositif de compactage selon l'une des revendications 1 à 7 caractérisé en ce que ladite grille (6) présente des ouvertures d'une taille de 500 tm environ. 9. Dispositif de compactage selon l'une des revendications 1 à 8 caractérisé en ce que ladite vis de compactage (5) est espacée de ladite grille (6) d'environ 500 pm. 10. Dispositif de compactage selon l'une des revendications 1 à 9 caractérisé en ce que ladite grille (6) est choisie dans le groupe constitué par les filtres à pores trapézoïdales et les tôles perforées.