Brevet FR2772638A1 — publié le 19990625

L'invention concerne le domaine de traitement des effluents gazeux et liquides produits par l'exploitation des bâtiments d'élevage. Les effluents gazeux sont actuellement rejetés dans l'atmosphère par des ventilateurs d'extraction ou par ventilation naturelle. Ces effluents sont sources de nuisances olfactives permanentes. De plus, les poussières en suspension dans l'air rejeté sont vecteurs de transmission de maladies entre bâtiments d'un même élevage ou entre élevages. Il est connu que les charges polluantes de ces effluents dont notamment l'ammoniaque et l'hydrogène sulfuré, contribuent de manière significative à l'acidification des pluies. On connaît dans l'état de l'art différentes techniques de désodorisation et d'épuration des effluents gazeux. L'une de ces techniques consiste à faire passer les effluents gazeux dans une succession de tours de lavage renfermant chacune un liquide chargé de piéger un type de pollution organique : H2S - NH3 - COV. Certaines réalisations regroupent trois étapes de traitement physico-chimique dans une même tour comme décrit dans EP - 0774 291 Al. Il est également connu d'épurer un air vicié à l'aide de biofiltres qui renferment des microorganismes sur supports organiques (tourbe) ou inorganiques (matériaux poreux) tels que ceux décrits dans EP-A-224-889 ou EP-0 650 758. Ces installations permettent des vitesses élevées et de grands débits d'effluent avec un taux d'abattement acceptable. Elles présentent aussi les inconvénients majeurs dûs pour les tours de lavage - à leur encombrement. taux conditions d'installation en termes de puissances des pompes de recyclage, des pertes de charges, de colmatage par les particules contenues dans l'effluent. - à l'usage de produits chimiques dangereux : acide sulfurique, soude, javel. - à la technicité nécessaire à la maintenance. - au coût très proche de celui d'un bâtiment d'élevage. pour les biofiltres, - à leur conception sans protection thermique alors que le bon fonctionnement de la biomasse nécessite une température constante de 30 à 35". Quelques soient les conditions climatiques extérieures. taux pertes de charge dues au colmatage par les particules en suspension dans l'effluent à traiter. L'un des objectifs de la présente invention est de proposer un dispositif de désodorisation corrigeant les inconvénients des procédés existants dans l'état de la technique. En particulier de capter toutes les sources de nuisances olfactives. Un autre objectif de la présente invention est de concentrer les effluents gazeux en un point de prélavage par l'effluent liquide pour éliminer tout risque de colmatage. Un autre objectif de l'invention est de fournir un conteneur isolé thermiquement regroupant le lavage et la bioépuration. Dans l'état de la technique concernant les effluents liquides il faut relever que les effluents sont stockés dans des fosses à ciel ouvert ou couvertes avec brassages et vidanges périodiques. Certains élevages sont équipés de mico-station d'épuration avec adjonction éventuelle de bactéries spécifiques. Ces effluents liquides sont source de nuisances olfactives plus périodiques mais effectives et agressives lors des brassages, manipulations de transport et d'épandage. Par ailleurs ces effluents sont très chargés en azote qu'il convient d'éliminer raisonnablement dans le cadre des règles nationales et européennes de lutte contre l'excès de nitrates dans le sol. On connaît dans l'état de l'art différentes techniques de traitement de l'effluent liquide produit dans les bâtiments d'élevage mais à partir de la fosse de stockage qui doit représenter 6 mois de production. Il est connu - de traiter par séparation des phases avant stockage de la partie liquide. - d'oxygéner ce liquide pour accélérer la vie microbienne et assurer la nitrification, dénitrification. - d'évaporer en lagune. - de transformer en compost. - de produire de l'énergie électrique. Le but recherché par ses techniques est d'appauvrir l'effluent résiduel en azote ou de valoriser en dehors de la fertilisation par épandage. Les résultats s'avèrent positifs en terme de dégagement d'azote mais en créant des nuisances olfactives à chaque étape des procédés. Un autre objectif de la présente invention est de fournir un moyen simple dans une enceinte close, d'abattement de l'azote sans créer de pollution externe. Ces différents objectifs, ainsi que ceux qui apparaîtront par la suite, sont atteints par la présente invention caractérisée par les étapes consistant à : collecteur les effluents gazeux à la source dans le bâtiment d'élevage. - canaliser ces effluents vers une enceinte fermée contenant tout ou partie de l'effluent liquide qui est utilisé au prélavage par pulvérisation dans la veine gazeuse. - provoquer dans cette enceinte le dégagement d'ammoniaque de l'effluent liquide par agitation et homogénéisation afin d'appauvrir le dit effluent en composés azotés. - extraire de cette enceinte l'ensemble de l'effluent gazeux débarrassé de ses particules solides et enrichi en composés azotés pour le diriger vers un conteneur isothermique regroupant lavage et épuration. traiter l'air vicié extrait par lavage continu avec une solution aqueuse réactive adaptée. - refouler le condensat de déconcentration de la solution réactive dans l'enceinte de l'effluent liquide. - épurer l'air lavé dans une deuxième partie du conteneur isothermique par passage du dit air dans un lit de matériau inorganique ensemencé de bactéries autotrophes et humidifié par l'air saturé en eau en sortie de laveur. asservi les ventilateurs de mise en circulation de l'air vicié à une sonde de pression ou dépression placée dans le collecteur de l'effluent gazeux du bâtiment. - recycler l'air lavé et épuré dans le bâtiment d'élevage. Selon une variante de l'invention, il est possible de s'affranchir du biofiltre lorsque la charge polluante est peu élevée par la mise en place d'un devésiculeur en sortie du laveur. Ce devésiculeur régule l'hygrométrie relative de l'air à recycler dans le bâtiment ou à rejeter en atmosphère. Selon une autre variante de l'invention l'air vicié collecté dans le bâtiment peut-être amené directement dans la partie lavage du conteneur isothermique qui comporte dans cette option une zone de prélavage dont l'effluent liquide pulvérisé est le condensât de la partie lavage. Selon une autre variante préférentielle de l'invention le collecteur de sortie de l'effluent gazeux du bâtiment peut être aménagé pour échanger les calories du dit effluent avec l'air frais entrant dans le bâtiment. Les caractéristiques, la simplicité et les avantages de la présente invention ressortiront clairement de la description du dessin annexé étant entendu que cette description ne présente aucun caractère limitatif vis à vis de l'invention. La figure unique du dessin annexé représente schématiquement un mode de réalisation du dispositif suivant l'invention. Le dispositif suivant l'invention comprend un collecteur 1 de récupération de l'air vicié en sortie du bâtiment d'élevage. La circulation de l'air dans le bâtiment étant obtenue et régulée par le ventilateur 3. L'air extrait est conduit par la gaine 2 dans une enceinte fermée 5 contenant l'effluent liquide ou une partie de celui-ci. La gaine 2 se termine par une restriction 4 du type venturi destinée à accélérer la veine gazeuse et de provoquer le contact intime de la dite veine et surtout des particules solides qu'elle véhicule, avec l'effluent liquide projeté dans le venturi 4 par la pompe 6. Ce procédé permet à la fois de précipiter les particules solides dans la masse de l'effluent liquide, d'éviter le colmatage en aval, d'oxygéner une partie de l'effluent liquide pour accélérer la biodégradation de la matière organique, de dégager l'ammoniac dissous et donc d'entraîner une partie de l'azote vers le conteneur 7 par la gaine 8. L'enceinte fermée 5 est complétée par un homogénéisateur 9 placé sur un support flottant. L'homogénéisateur 9 maintien la masse du liquide 50 en mouvement constant pour son oxygénation, l'évaporation des composés azotés et autres composés volatils. La gestion automatisée - du débit de pulvérisation de l'effluent 50 - du temps de fonctionnement et de la vitesse de rotation de l'homogénéisateur permet d'ajuster le taux d'appauvrissement en azote de l'effluent 50. Le conteneur isothermique 7 comprend une première zone de lavage, une deuxième zone de traitement biologique et un caisson de ventilation. L'air vicié prélavé entre dans le conteneur isothermique 7 par la gaine 8, passe à travers deux garnissages 10 composés de modules de remplissage en matériau inerte, à faible perte de charge. Ces deux barrières de turbulence sont constamment sous pulvérisation de la solution réactive 70. Un groupe de recirculation il assure cette pulvérisation. La solution réactive 70 est déconcentrée séquentiellement par asservissement à une horloge qui commande l'ouverture d'une vanne motorisée 12. Le condensat issu de cette déconcentration est réintégré dans l'effluent liquide 50 de l'enceinte 5. La solution réactive 70 est stockée sur toute la surface du plancher du conteneur 7 et est ainsi hors gel. Les niveaux de la solution 70 sont contrôlés par trois sondes 13 : de niveau haut, bas et très bas. La sonde de niveau bas déclenche l'ouverture de la vanne 14 qui admet le passage de l'eau du réseau dans le doseur hydraulique 15. Le fonctionnement du doseur provoque l'aspiration du concentré réactif 17 du récipient 16 et son injection à un taux de dilution préréglé dans la réserve de solution 70. Lorsque le niveau haut est établi, la sonde de niveau haut commande la fermeture de l'électrovanne 14. La sonde de niveau très bas déclenche, en cas de manque, une alarme de défaut. L'air lavé dans la zone dédiée passe ensuite sous la masse du biofiltre 18. La biomasse épure l'air par absorption bactérienne et l'assèche suffisamment pour son rejet dans l'atmosphère sans consommation d'eau excessive. Le conteneur 7 est complété par un ou plusieurs ventilateurs 19 placés en aval ou en amont de l'ensemble lavage 10 et biofiltre 18. La fonction du ou des ventilateurs 19 est de compenser les pertes de charges générées dans le réseau de gaines 1, la restriction 4, les garnissages 10, le biofiltre 18 et éventuellement la gaine de recyclage 21. La puissance des ventilateurs est régulée par une sonde 20 placée en amont dans le collecteur 1. La sonde 20 contrôle la vitesse et / ou la pression-dépression dans le collecteur 1 pour maintenir les conditions optimales de vitesse et température d'air dans le local d'élevage. Dans le cadre de ce dispositif les effluents gazeux malodorants ne sont plus en contact avec l'air extérieur sans avoir été traités pour une puissance installée très modeste. A titre indicatif, pour un débit d'air traité de 40 000 M3/H la puissance installée totale est de 20 Kw/h. Par ailleurs en aménageant le collecteur 1 en échangeur de température double flux, le gain en puissance électrique dans le poste chauffage est de 35 Kw/h lorsque la température extérieure est de - 5 C. L'économie d'énergie est dans ce cas plus que significative. Cet exemple de réalisation de l'invention n'a pas pour objet de réduire la portée de l'invention. En particulier les débits et puissances pourront être différents de ceux indiqués sans sortir du cadre de l'installation définies par les revendications. REVENDICATIONS 1 - Procédé et dispositif d'épuration des effluents gazeux et liquides produits dans les bâtiments d'élevage caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant à: - Collecter l'air vicié en sortie du bâtiment. - Prélaver l'air vicié dans une enceinte fermée par pulvérisation de l'effluent liquide. - Oxygener et homogénéiser l'effluent liquide. - Extraire par ventilateur asservi l'air vicié et enrichi en azote de l'enceinte de prélavage. - Introduire cet air dans un conteneur isothermique de lavage réactif en continu suivi d'une épuration biologique. - Recycler l'effluent épuré dans le bâtiment d'élevage. 2 - Dispositif selon la revendication 1 caractérisée en ce que la position du collecteur peut être placé à n'importe quel niveau du bâtiment dans les combles, sur toiture, latéralement, en pignon. 3 - Dispositif selon la revendication 1 caractérisée en ce que l'air extrait est prélavé dans une enceinte fermée par pulvérisation en continu de l'effluent liquide produit par l'élevage. 4 - Procédé selon les revendications 1 et 3 caractérisé en ce que la pulvérisation de l'effluent liquide dans la veine d'air vicié permet d'appauvrir en azote l'effluent liquide par évaporation et transfert d'une partie des composés azotés qu'il contient. 5 - Dispositif selon la revendication 1 et 4 caractérisé en ce que la masse de l'effluent liquide est homogénéisé. 6 - Dispositif selon les revendications 1 et 5 caractérisé en ce que l'appareil d'homogénéisation est à vitesse variable pour tenir la masse en mouvement et / ou participer par brassage au dégagement des composés azotés. 7 - Dispositif selon les revendications 1, 2, 3 et 4 caractérisé en ce que l'air vicié, prélavé et enrichi en composés azotés est aspiré à travers un conteneur isothermique. 8 - Dispositif selon les revendications 1 et 7 caractérisé en ce que le conteneur isothermique comporte une zone de lavage par passage de l'air à travers une série de barrières de corps de remplissage à faible perte de charge et constamment sous pulvérisation d'une solution réactive aqueuse adaptée. 9 - Dispositif selon la revendication 8 caractérisée en ce que la solution réactive est déconcentrée séquentiellement et asservi à au moins une horloge. 10 - Procédé selon la revendication 9 caractérisé en ce que le volume déconcentré est évacué vers l'enceinte contenant l'effluent liquide 11 - Dispositif selon les revendications 1 et 8 caractérisé en ce que l'air lavé passe à travers un filtre biologique logé dans le même conteneur isothermique. 12 - Dispositif selon les revendications 1 et 2 caractérisé en ce que l'air est aspiré par un ou plusieurs ventilateurs dont la puissance d'extraction est régulé par une sonde de dépression placée dans le collecteur de l'effluent gazeux. 13 - Dispositif selon les revendications 1, 7 et 12 caractérisé en ce que l'air épuré en sortie du conteneur est recyclé dans le bâtiment. 14 - Dispositif selon les revendications 1 et 2 caractérisé en ce que le collecteur constitue un échangeur de calories pour l'air frais entrant dans le bâtiment.