Brevet FR2856054A1 — publié le 20041217

I DISPOSITIF DE TRAITEMENT D'EFFLUENTS LIQUIDES La présente invention concerne le traitement des agricoles tels que des lisiers et notamment un dispositif de effluents liquides. Le traitement des lisiers ou autres résidus biologiques 5 nécessité pour les régions à élevage intensif afin de pollutions dont les pollutions de nappes phréatiques et rivières. effluents liquides traitement de tels d'élevage est une prévenir diverses les pollutions de Une possibilité traditionnelle de réutilisation des lisiers est l'épandage mais cet épandage, outre le fait de polluer lorsqu'il est fait en grande 10 quantités, dégage une odeur nauséabonde. Des techniques de traitement d'effluents en vue de diminuer les nuisances de tels effluents et éventuellement en vue de valoriser les résidus réutilisables comme engrais existent et notamment le document FR 2 815 028 A1 concerne un dispositif de traitement biologique d'effluents comportant 15 deux phases de traitement biologique, I'une anaérobie, I'autre aérobie des effluents qui sont ensuite utilisés liquides. Il n'y a pas selon ce document de séparation d'une phase liquide aqueuse et d'une phase de résidus solides. Le document FR 2 744 119 pour sa part effectue plusieurs étapes de séparation liquide solide sur un effluent avant de soumettre cet effluent à une 20 opération d'ultrafiltration puis une opération d'osmose inverse séparant un perméat d'un concentrat et une fermentation aérobie d'un mélange constitué à partir du concentrat pour réaliser un engrais organique. Les procédés selon ces deux documents restent lourds et complexes, notamment le document FR 2 744 1 19 comprend une phase d'osmose inverse et le document FR 2 815 028 implique des temps de traitements importants. La présente invention vise à réaliser un dispositif de traitement 5 d'effluent simple, peu coûteux et applicable à des élevages de petites dimensions, pour lequel les parties solides des effluents sont séparées d'une partie liquide, la partie liquide étant réutilisable dans une chaîne de lavage des salles d'élevage ou traitée pour aller en milieu naturel. Pour cela l'invention concerne principalement un dispositif de traitement 10 d'effluents notamment d'effluents d'élevage comprenant un poste de réception des effluents, un poste de séparation des matières solides et de la partie liquide de l'effluent, un poste de traitement aérobie de la partie liquide de l'effluent comportant une tour de culture aérobie et un poste de décantation, le dispositif étant tel qu'une première pompe, immergée dans le 15 poste de réception des effluents, alimente un circuit en continu d'effluents, le poste de séparation des effluents étant alimenté par une dérivation du circuit en continu, cette dérivation possédant un débit inférieur au débit de la première pompe. Avantageusement, le circuit en continu effectue un brassage des 20 effluents. Dans un mode de réalisation particulier, un bac de régulation des flux peut être intercalé entre le poste de réception des effluents et le poste de séparation des matières solides, le circuit en continu étant tel que la première pompe aspire les effluents depuis le poste de réception vers le bac de 25 régulation au travers d'une première canalisation, d'amenée d'effluent, et tel qu'une deuxième canalisation, de retour vers le poste de réception des effluents, a son embouchure disposée dans le bac de régulation à une hauteur telle qu'un niveau déterminé d'effluents soit présent dans le bac de régulation lors du fonctionnement du circuit en continu, le bac de régulation comportant 30 une troisième canalisation, d'amenée d'effluents au poste de séparation, formant ladite dérivation. Dans un mode de réalisation alternatif, le circuit en continu peut comporter une sortie principale et une sortie de dérivation, la sortie de dérivation comportant une canalisation d'amenée d'effluents au poste de séparation. La première pompe peut notamment être une pompe de type vortex à faible débit. Une deuxième pompe peut être prévue pour alimenter un circuit de brassage des effluents. Le poste de séparation peut notamment comporter un dispositif 10 séparateur à grille, un bac de récupération des matières solides et une canalisation de sortie de la partie liquide des effluents, cette partie liquide s'écoulant par la canalisation de sortie vers un poste de traitement aérobie de la partie liquide et des moyens d'extraction des matières solides de type vis sans fin associés au bac de récupération. Avantageusement le poste de traitement aérobie de la partie liquide comprenant une tour de culture aérobie comprend en outre une fosse de traitement, une pompe, immergée dans la fosse de traitement, une première tubulure montante amenant les effluents en partie haute de la tour de culture, une deuxième tubulure de retour des effluents depuis une partie basse de la 20 tour aérobie vers la fosse de traitement, une troisième tubulure, de courtcircuit de la tour aérobie, reliée à la première tubulure en un point de branchement intermédiaire de la première tubulure et redescendant vers la fosse de traitement, une quatrième tubulure, de sortie des effluents vers le poste de décantation, reliée en partie basse de la tour, des moyens 25 d'aiguillage étant disposés au point de branchement intermédiaire, ces moyens d'aiguillage permettant, soit une montée des effluents dans la première tubulure jusqu'à la tour aérobie, soit une redescente des effluents par la troisième tubulure, des premiers moyens d'ouverture/fermeture de la deuxième tubulure permettent d'autoriser/interdire le retour des effluents vers la fosse 30 de traitement aérobie, des seconds moyens d'ouverture/fermeture de la quatrième tubulure permettent d'autoriser/interdire la sortie des effluents vers le poste de décantation. Les moyens d'aiguillage et les premiers et seconds moyens d'ouverture/fermeture sont en particulier commandés selon un cycle tel que les effluents montent dans la tour aérobie et redescendent dans la fosse de traitement aérobie en continu pendant 23 à 24 heures et sont rejetés de la tour aérobie vers le poste de décantation pendant 0 à une heure. Le poste de décantation peut notamment comporter un circuit de retour des effluents liquides traités vers le poste de réception des effluents, le circuit de retour comportant une pompe immergée dans le poste de décantation et une canalisation de retour des effluents liquides traités. Le poste de 10 décantation peut en outre comporter un dispositif de trop plein permettant aux effluents décantés de s 'écouler dans une fosse, formant premier marais filtrant, dont le fond est couvert d'une membrane étanche ou sans membrane dans un sol argileux. Le premier marais filtrant peut notamment être suivi d'un ou plusieurs 15 marais, les marais étant ensemencés d'espèces végétales à fortes capacités d'absorption de fertilisants. La tour aérobie peut être en matériau plastique et formée de portions de cylindres assemblées et empilées. Le dispositif peut être tel qu'au moins l'un des poste de réception, 20 poste de traitement aérobie et poste de décantation comprend une fosse constituée d'un réservoir de section supérieure cylindrique, de section inférieure conique, la section conique se terminant par une casserole inférieure dans laquelle se loge une pompe immergée. Un tel réservoir peut notamment être réalisé en matériau plastique, la 25 partie cylindrique étant constituée de portions de cylindre assemblées. D'autres avantages et caractéristiques seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'un mode de réalisation particulier de l'invention en référence aux figures qui représentent: En figure 1:Une vue schématique d'un dispositif de traitement 30 d'effluents selon divers aspects de l'invention; En figure 2:Une vue schématique en perspective d'un exemple de réalisation d'un poste de réception et d'un poste de séparation selon l'invention; En figure 3:Une vue schématique en perspective d'un exemple de réalisation d'une tour de traitement aérobie selon l'invention. Comme décrit sur le schéma général de la figure 1, un dispositif de traitement d'effluents d'élevage conforme à la présente invention comprend un poste 1 de réception des effluents, un poste 2 de séparation des matières solides et de la partie liquide de l'effluent, un poste 3 de traitement aérobie de 10 la partie liquide de l'effluent et un poste de décantation 4. Un tel dispositif est adapté à de nombreuses tailles d'exploitation et notamment applicable pour de petites exploitations sans être d'un coût prohibitif. Selon la figure 1 ou 2, le poste de réception des effluents est 15 principalement organisé autour d'une fosse ou un réservoir 19. Les effluents sont amenés soit par bennes soit par une canalisation non représentée venant directement de la salle d'élevage o se trouvent les animaux. Une première pompe 1l a, immergée dans le réservoir 19, alimente un circuit en continu 12, 13, 14, 16 d'effluents. Ce circuit en continu permet une 20 circulation permanente et un brassage des effluents dans le réservoir 19. Selon l'exemple représenté, une deuxième pompe 18 est prévue pour alimenter un circuit annexe de brassage des effluents. Le brassage des effluents est nécessaire pour éviter une décantation ou sédimentation des parties solides et pour limiter une possible fermentation. Selon le dispositif de la figure 1, le circuit en continu comporte un bac 13 de régulation des flux. Ce bac est intercalé entre le poste 1 de réception des effluents et le poste 2 de séparation des matières solides, le circuit en continu étant tel que la première pompe 1 1a aspire les effluents depuis le poste 1 de réception vers le bac 13 de régulation au travers d'une première 30 canalisation 12, d'amenée d'effluent, et tel qu'une deuxième canalisation 14, de retour vers le poste de réception des effluents, a son embouchure 17 disposée dans le bac 13 de régulation à une hauteur telle qu'un niveau déterminé d'effluents soit présent dans le bac 13 de régulation lors du fonctionnement du circuit en continu. Selon ce circuit, le bac 13 sert de réservoir tampon de régulation pour le poste de séparation 2, le circuit en continu permettant de conserver un niveau constant d'effluents toujours renouvelés dans le bac 13. Le bac de régulation comporte une troisième canalisation, d'amenée d'effluents au poste de séparation. Pour permettre de conserver-le niveau constant dans le bac de régulation, cette canalisation autorise un débit inférieur au débit de la première pompe 1 1a. La canalisation d'amenée 10 d'effluents au poste de séparation forme ainsi une dérivation 15 du circuit en continu. Cette disposition est avantageuse dans le cas d'une pompe 1 l a de fort débit, le poste de séparation pouvant être de petite capacité mais fonctionner en permanence. Selon la figure 2, une variante simplifiée permet de s'affranchir du bac 15 de régulation. Selon cette variante, le circuit en continu comporte une sortie principale 14 et une sortie de dérivation15, la sortie principale effectuant toujours un brassage. La sortie de dérivation est réalisée par un piquage sur le circuit en continu, la canalisation 15 d'amenée des effluents vers le poste de séparation étant là encore d'une section autorisant un débit inférieur au débit 20 du circuit en continu. Selon l'invention la première pompe 1 la est une pompe de type vortex, une telle pompe acceptant sans problème les plumes d'un élevage de volailles ou les pailles. Le poste de séparation décrit succinctement en figure 1 comporte un 25 dispositif 21 séparateur, par exemple un dispositif séparateur à grille vibrante de l'ordre de 40 à 100 micromètres avec éventuellement une séparation plus grossière en amont, le liquide coule de la grille sous le séparateur alors que les matières solides se déplacent sur la grille en vibration pour tomber dans un bac 23 de récupération des matières solides. Dans le cas d'un élevage de 30 canards, la composition en matières organiques de la phase liquide engendre une DCO (demande chimique en oxygène) de l'ordre de 24000 mgO2/litre. Le séparateur permet de passer d'une masse de 200Kg/m3 à 15Kg/m3 de solide dans la phase liquide. Dans la partie inférieure du séparateur, recevant le liquide, se trouve une canalisation 22 de sortie de la partie liquide des effluents, cette partie 5 liquide s'écoulant par la canalisation 22 de sortie vers un poste 3 de traitement aérobie de la partie liquide. Les matières solides sont extraites du bac 23 par des moyens 24 d'extraction de type vis sans fin associés au bac 23 de récupération. Les matières solides qui représentent jusqu'à 20% en poids des jus ou effluents de 10 départ sont stockées éventuellement sous une bâche pour éviter une fermentation génératrice de mauvaises odeurs en cas de pluie. Les effluents liquides sortant du poste de séparation 2 s'écoulent par gravité dans une canalisation 22 de sortie vers le poste 3 de traitement aérobie de la partie liquide. Ce poste comprend une tour 31 de culture aérobie 15 ou lit bactérien comportant par exemple des tubes cloisonnés ou un garnissage type nid d'abeilles permettant le développement de bactéries aptes à dégrader les matières biologiques. Le poste 3 de traitement aérobie comprend en outre une fosse 32 de traitement, une pompe 11b, immergée dans la fosse 32 de traitement, une 20 première tubulure 33 montante reliée à la pompe, destinée à amener les effluents en partie haute de la tour 31 de culture, une deuxième tubulure 34 de retour des effluents depuis une partie basse de la tour 31 aérobie vers la fosse 32 de traitement, une troisième tubulure 35, de court circuit de la tour aérobie, reliée à la première tubulure en un point de branchement intermédiaire 25 36 de la première tubulure et redescendant vers la fosse de traitement, une quatrième tubulure 37, de sortie des effluents vers le poste de décantation 4, reliée en partie basse de la tour. Le poste 3 de traitement aérobie de la partie liquide comprend des moyens d'aiguillage 38, disposés au point de branchement intermédiaire 36 de 30 la première tubulure 33. De façon à effectuer le traitement aérobie, les moyens d'aiguillage 38 permettent, soit une montée des effluents dans la première tubulure 33 jusqu'à la tour 31 de culture aérobie, soit une redescente des effluents par la troisième tubulure 35. Pour permettre soit le retour des effluents vers la fosse de traitement, soit le transfert des effluents vers le poste de décantation, des premiers et 5 seconds moyens 39a, 39b d'ouverture/fermeture de la deuxième tubulure 34 et de la quatrième tubulure 37 sont prévus. Le traitement aérobie comprend un cycle long de circulation en continue des effluents entre la tour et la fosse. Les moyens d'aiguillage 38 et les premiers et seconds moyens 39a, 39b d'ouverture/fermeture sont commandés 10 selon un cycle tel que les effluents montent dans la tour 31 et redescendent dans la fosse 32 de traitement aérobie en continu pendant environ 23 heures. Pour cela, -les moyens d'aiguillages ferment la tubulure 35 et ouvrent la tubulure 33 alors que les premiers moyens d'ouverture/fermeture dans la tubulure 34 sont en position ouverte et les seconds moyens 15 d'ouverture/fermeture de la quatrième tubulure 37 sont en position fermée. A la fin du cycle de circulation de 23 à 24 heures, un cycle de vidange est réalisé, ce cycle commençant par un remplissage de la tour par une fermeture des premiers moyens d'ouverture/fermeture, puis une vidange de la tour par l'ouverture des seconds moyens d'ouverture/fermeture permettant le 20 rejet des effluents dans la fosse de décantation la procédure se terminant par une mise hors circuit de la tour par les moyens d'aiguillage dirigeant les effluents dans la tubulure 35 pour le retour vers la fosse de traitement. Ce traitement aérobie permet un abattement de 60 à 90% de la DCO du liquide. Le poste 4 de décantation comporte un circuit de retour des effluents 25 liquides traités vers le poste de réception des effluents, le circuit de retour comportant une pompe 1 c immergée dans le poste de décantation et une canalisation 43 de retour des effluents liquides traités. Selon l'exemple, comme pour les autres postes, la pompe 1 c est disposée dans une casserole inférieure du réservoir 44 formant fosse de décantation. Ainsi la pompe 30 disposée dans le fond du réservoir est apte à renvoyer vers le poste de réception d'éventuelles partie solides restantes qui tendent à sédimenter. Le poste 4 de décantation comporte un dispositif de trop-plein 42 permettant aux effluents décantés de s'écouler dans une fosse 51, formant premier marais filtrant 5, fosse dont le fond peut être couvert d'une membrane étanche 52 ou utiliser les caractéristiques du terrain existant en 5 présence d'argile suffisante en quantité et qualité pour rendre le sol imperméable. Le premier marais filtrant 5 est suivi d'un ou plusieurs marais 6, 7, les marais étant ensemencés d'espèces végétales à fortes capacités d'absorption de fertilisants. Pour permettre la construction d'un dispositif à grande modularité, la tour 31 aérobie notamment est en matériau plastique et formée de portions de cylindre assemblées et empilées 31a, 31b, 31c, 31d. Toujours selon l'exemple représenté en figure 1, le poste 1 de réception, le poste 2 de traitement aérobie et le poste 3 de décantation 15 comprennent des fosses constituées de réservoirs 70 de section supérieure 71 cylindrique, de section inférieure conique 72, la section conique 72 se terminant par une casserole 73 dans laquelle se loge une pompe immergée 11. Les réservoirs peuvent selon un mode de réalisation préférentiel plus particulièrement représenté en figure 2, être réalisés en matériau plastique 20 simplifiant ainsi la maintenance du dispositif et étant insensibles aux effluents acides. Pour ces réservoirs, de manière avantageuse, la partie cylindrique peut être constituée de portions de cylindre assemblées 71a, 71b. Pour la réalisation du réservoir, les portions cylindriques sont assemblées et comprennent pour ce faire des moyens de fixation tels que des nervures 74, 25 ces nervures 74 venant éventuellement enserrer un joint 77 étant solidarisées par des moyens tels que des boulons 76 ou tout autre moyen de fixation. De même, les portions cylindriques et la section inférieure conique peuvent comporter des éléments de collerette 75 destinés à réaliser une fixation étanche des portions cylindriques avec la section inférieure conique. Dans le cas par exemple d'une exploitation de gavage de canards, le dispositif permet de traiter de manière économique une quantité de l'ordre de 5 m3 par jour avec une fosse de réception de l'ordre de 10 m3, une fosse de traitement aérobie de l'ordre de 7m3, la hauteur de tour étant de l'ordre de 7,5m, la fosse de décantation ayant un volume de l'ordre de 5 m3. R E V E N D I C A T 0 N S 1 - Dispositif de traitement d'effluents d'élevage comprenant un poste (1) de réception des effluents, un poste (2) de séparation des matières solides et de la partie liquide de l'effluent, un poste (3) de traitement aérobie de la partie liquide de l'effluent comportant une tour (31) de culture aérobie et un 5 poste de décantation (4), caractérisé en ce qu'une première pompe (11 a), immergée dans le poste de réception des effluents, alimente un circuit en continu (12, 13, 14, 16) d'effluents, le poste (2) de séparation des effluents étant alimenté par une dérivation (15) du circuit en continu, cette dérivation possédant un débit inférieur au débit de la première pompe (1 la). 2 - Dispositif de traitement d'effluents d'élevage selon la revendication 1 caractérisé en ce que le circuit en continu (12, 13, 14, 16) effectue un brassage des effluents. 3 - Dispositif de traitement d'effluents d'élevage selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce qu'un bac (13) de régulation des flux est intercalé 15 entre le poste (1) de réception des effluents et le poste (2) de séparation des matières solides, le circuit en continu étant tel que la première pompe (1 la) aspire les effluents depuis le poste (1) de réception vers le bac (13) de régulation au travers d'une première canalisation (12), d'amenée d'effluent, et tel qu'une deuxième canalisation (14), de retour vers le poste de réception des 20 effluents, a son embouchure (17) disposée dans le bac (13) de régulation à une hauteur telle qu'un niveau déterminé d'effluents soit présent dans le bac (13) de régulation lors du fonctionnement du circuit en continu, le bac de régulation comportant une troisième canalisation, d'amenée d'effluents au poste de séparation, formant ladite dérivation (1 5). 4- Dispositif de traitement d'effluents d'élevage selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce que le circuit en continu comporte une sortie principale (14) et une sortie de dérivation (15), la sortie de dérivation (15) comportant une canalisation d'amenée d'effluents au poste de séparation. - Dispositif de traitement d'effluents d'élevage selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que la première pompe (11 a) est une pompe de type vortex à faible débit. 6 - Dispositif de traitement d'effluents d'élevage selon l'une des 5 revendications précédentes caractérisé en ce qu'une deuxième pompe (18) est prévue pour alimenter un circuit de brassage des effluents. 7 - Dispositif de traitement d'effluents d'élevage selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que le poste de séparation comporte un dispositif séparateur à grille (21), un bac (23) de récupération 10 des matières solides et une canalisation (22) de sortie de la partie liquide des effluents, cette partie liquide s'écoulant par la canalisation (22) de sortie vers un poste (3) de traitement aérobie de la partie liquide et des moyens (24) d'extraction des matières solides associés au bac (23) de récupération. 8 - Dispositif de traitement d'effluents d'élevage selon l'une des 15 revendications précédentes caractérisé en ce que le poste (3) de traitement aérobie de la partie liquide comprenant une tour (31) de culture aérobie comprend en outre une fosse (32) de traitement, une pompe (11 b), immergée dans la fosse (32) de traitement, une première tubulure (33) montante reliée à la pompe, amenant les effluents en partie haute de la tour (31) de culture, une 20 deuxième tubulure (34) de retour des effluents depuis une partie basse de la tour (31) aérobie vers la fosse (32) de traitement, une troisième tubulure (35), de court-circuit de la tour aérobie, reliée à la première tubulure en un point de branchement intermédiaire (36) de la première tubulure et redescendant vers la fosse de traitement, une quatrième tubulure (37), de sortie des effluents 25 vers le poste de décantation (4), reliée en partie basse de la tour, le poste (3) de traitement aérobie de la partie liquide comprenant des moyens d'aiguillage (38), disposés au point de branchement intermédiaire (36) de la première tubulure (33), ces moyens d'aiguillage (38) permettant, soit une montée des effluents dans la première tubulure (33) jusqu'à la tour (31) aérobie, soit une 30 redescente des effluents par la troisième tubulure (35), comprenant des premiers moyens (39a) d'ouverture/fermeture de la deuxième tubulure (34) permettent d'autoriser/interdire le retour des effluents vers la fosse (32) de traitement aérobie et comprenant des seconds moyens (39b) d'ouverture/fermeture de la quatrième tubulure (37) permettent d'autoriser/interdire la sortie des effluents vers le poste de décantation (4). 9 - Dispositif de traitement d'effluents d'élevage selon la revendication 5 8 caractérisé en ce que les moyens d'aiguillage (38) et les premiers et seconds moyens (39a, 39b) d'ouverture/fermeture sont commandés selon un cycle tel que les effluents montent dans la tour (31) aérobie et redescendent dans la fosse (32) de traitement aérobie en continu pendant 23 heures et sont rejetés de la tour aérobie vers le poste de décantation (4) pendant une heure. 10- Dispositif de traitement d'effluents d'élevage selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que le poste (4) de décantation comporte un circuit de retour des effluents liquides traités vers le poste de réception des effluents, le circuit de retour comportant une pompe (11c) immergée dans le poste de décantation et une canalisation (43) de retour des 15 effluents liquides traités. 11 - Dispositif de traitement d'effluents d'élevage selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que le poste (4) de décantation comporte un dispositif de trop-plein (42) permettant aux effluents décantés de s'écouler dans une fosse (51), formant premier marais filtrant (5), dont le fond 20 est couvert d'une membrane étanche (52), le premier marais filtrant (5) étant suivi d'un ou plusieurs marais (6, 7), les marais étant ensemencés d'espèces végétales à fortes capacités d'absorption de fertilisants. 12- Dispositif de traitement d'effluents d'élevage selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que la tour (31) aérobie est en 25 matériau plastique et formée de portions (31a, 31b, 31c, 31d) de cylindres assemblées et empilées. 13- Dispositif de traitement d'effluents d'élevage selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce qu'au moins l'un des poste (1) de réception, poste (2) de traitement aérobie et poste (3) de décantation 30 comprend une fosse constituée d'un réservoir (70) de section supérieure (71) cylindrique, de section inférieure conique (72), la section conique (72) se terminant par une casserole (73) dans laquelle se loge une pompe immergée (11). 14 - Dispositif de traitement d'effluents d'élevage selon la revendication précédente caractérisé en ce que les réservoirs sont réalisés en 5 matériau plastique, la partie cylindrique étant constituée de portions de cylindre assemblées (71a, 71b).