Brevet FR2851478A1 — publié le 20040827

DISPOSITIF DE LAVAGE D'AIR NOTAMMENT POUR PORCHERIE L'invention se rapporte à un dispositif de lavage d'air, notamment pour porcheries. Pour les riverains d'une porcherie, l'élevage est synonyme de nuisance, les odeurs devenant de plus en plus le centre des préoccupations. Si les mécanismes d'olfaction sont presque connus, il n'est toujours pas possible de quantifier une odeur sans recourir au nez humain. Plus de 160 composés odorants ont été identifiés à ce jour, dans l'effluent 10 gazeux d'une exploitation porcine. Ce nombre très important de molécules odorantes pose problème car dans l'industrie par exemple, on peut traiter facilement un effluent gazeux qui ne comprend que quelques composés en grande quantité, alors que dans le cas d'un élevage, on se trouve en présence de très nombreux composés dont la 15 plupart sont en quantité faible. Parmi les composés principaux de l'air extrait des porcheries, les composés suivants ont été décelés par chromatographie: - composés acides: acide acétique et surtout acide n-butyrique, acide n- valérique; composés azotés: indol, scatol, et surtout ammoniaque; - phénol; aldéhydes et cétones: acétone, hexanal, acétaldéhyde et surtout heptanal. Les composants odorants présents en quantité suffisante pour être détectés par 25 le nez humain, dans une atmosphère de porcherie, sont l'acide n-butyrique, l'acide n-valérique, l'ammoniaque et l'heptanal. Il semble que les molécules odorantes s'absorbent sur les poussières et sont dispersées et portées par le vent. Pour réduire la quantité de poussières, il est possible de modifier notamment la 30 présentation de la nourriture des porcs ou encore d'employer des systèmes de maîtrise d'ambiance tels que dispositifs d'atomisation d'huiles essentielles et de molécules de masquage des odeurs en un brouillard fin et sec. On peut également placer un filtre à la sortie du système de ventilation ou utiliser un dispositif de précipitation électrostatique dans lequel l'air extrait des 5 porcheries passe au travers d'un maillage de fils ionisés qui décharge positivement, l'air passant ensuite entre des plaques de potentiel positif et des plaques reliées à la terre. Il a été proposé par ailleurs de dégrader ou de retenir les particules odorantes elles-mêmes: - par ozonation, l'ozone présentant l'inconvénient d'être dangereux pour la santé des animaux; - bio-filtre: sorte de cuve remplie d'un matériau très poreux au sein duquel des populations microbiennes se développent suite à un ensemencement, le passage de l'effluent gazeux étant forcé au travers 15 de ce filtre, les populations microbiennes oxydant les composés odorants. L'inconvénient majeur de ce système est qu'il impose une surface au sol assez importante de l'ordre d' 1m2 pour 4 porcs à l'engraissement. Par ailleurs, l'efficacité d'un bio-filtre ne reste importante que pour autant qu'un 20 taux d'humidité optimum soit maintenu et qu'aucun passage préférentiel pour l'heure ne se crée au travers du matériau poreux. Enfin, le bio-filtre doit être régénéré, ce qui implique un retournement et une aération du substrat tous les 6 mois environ. Lors de cette opération, il existe des risques d'un important dégagement 25 d'odeurs. On a pu également envisager de faire passer l'air à désodoriser sur du charbon actif, le prix du charbon actif sous une forme facile à manipuler restant élevé. Enfin, le lavage chimique des gaz a été proposé. Ce lavage chimique permet de traiter un effluent gazeux par transfert des 30 composés odorants de la phase gazeuse à la phase liquide. Lors de ce transfert, une réaction chimique peut intervenir, par exemple par l'utilisation d'un oxydant. L'ammoniaque étant soluble dans l'eau, de même que le sulfure d'hydrogène et les mercaptans, les acides et certains alcools, le lavage peut donc se faire via une solution aqueuse, régulée ou non en pH. Pour les autres composés tels que les aldéhydes, les cétones et les hydrocarbures aromatiques, l'utilisation de solvant est nécessaire. Le contact entre le gaz et le liquide est assuré par l'aspersion du liquide de lavage à contre-courant du gaz, dans les systèmes conventionnels. Le cas échéant, le lavage est suivi d'une bio-épuration, les polluants enlevés par l'eau étant emmenés vers des micro-organismes épurateurs dans un bassin d'activation séparé. L'état de la technique qui vient d'être présenté globalement ci-dessus est notamment illustré dans les documents suivants: - demandes de brevet français publiées sous les numéros 2.183.902, 2.223.070, 2.663.861, 2.761.975, 2.772.638; - brevets américains délivrés sous les numéros 3.936.281, 4.107.268, 5.983.834, 6.059.865; - demandes de brevet européen publiées sous les numéros 0.933.116, 20 1. 066.752; - demande internationale de brevet publiée sous le numéro 01/93990. Le document FR 2.183.902 décrit un dispositif de purification d'air d'évacuation pollué notamment par des substances olfactives et nocives, comportant au moins un filtre placé dans l'écoulement de l'air à purifier, constitué par des 25 unités identiques capables chacune de fonctionner de manière autonome, et dont chacune comprend un tube d'amenée d'air, un tube d'évacuation et un boîtier à filtre renfermant un filtre, lesdites unités étant agencées de manière à pouvoir être réunies par juxtaposition horizontale ou verticale. Ce dispositif à filtre est présenté comme avantageux par rapport aux 30 installations pour éliminer les substances olfactives et nocives de l'air d'évacuation par lavage de ce dernier à l'eau, ces installations présentant un inconvénient en ce que les substances nocives sont transférées de l'air d'évacuation vers l'eau, ce qui oblige à traiter d'une manière onéreuse d'importantes quantités d'eau chargées desdites substances, avant que l'on puisse déverser ces eaux dans un système de canalisations. Le document FR 2.223.070 décrit un procédé et un appareillage permettant de désodoriser des gaz résiduaires, au moyen de la réaction des composés nauséabonds sur des acides, et la neutralisation de l'excès d'acidité par un ou plusieurs carbonates d'alcalino-terreux et/ou de magnésium. Les acides sont formés par réaction de l'eau sur du chlore ou du dioxyde de 10 soufre, ces " gaz pour acides " étant introduits dans un mélangeur en même temps que les gaz résiduaires à désodoriser. Le mélange de ces gaz résiduaires et " gaz pour acides " circule à contre courant d'un ruissellement d'une suspension aqueuse de carbonates pulvérulents. Le dispositif décrit dans ce document FR 2.223.070 présente notamment deux 15 inconvénients: - de l'acide chlorhydrique est produit dans le mélangeur, entraînant des risques de corrosion et des risques de brlures lors des réparations ou de l'entretien; - des gaz nauséabonds (dioxyde de soufre) et dangereux (chlore) sont 20 employés pour être mélangés aux gaz à désodoriser. Le document FR 2.663.861 décrit un procédé d'épuration d'air vicié dans lequel on projette un liquide dispersé sur l'air vicié admis dans une première enceinte, air vicié auquel l'on fait traverser une paroi perforée inclinée vers le bas comportant un orifice inférieur d'évacuation des liquides, puis fait passer l'air au 25 travers d'une série de chicanes. La paroi perforée est en forme d'entonnoir, de cône ou de demi-sphère. Les chicanes sont des plateaux disposés en quinconce et des filtres à charbon actif permettent de désodoriser l'air traité. Le dispositif décrit dans le document FR 2.663.861 est de structure complexe, 30 sa fonction étant de débarrasser un air vicié des particules liquides ou solides qu'il renferme, cet air pouvant être chaud (jusquà 400 OC) la suppression des odeurs n'étant pas un objectif essentiel. Le document FR 2.761.975 décrit un procédé chimique de recyclage et de régénération de l'oxygène de l'air ambiant des locaux d'élevage, ce procédé 5 étant présenté comme une variante de la méthode d'ozonation par lampes à rayonnement ultra-violet émettant dans la raie 1850 A , ou de la méthode d'ozonation par exposition d'oxygène sous pression à des arcs électriques. Le document FR 2.761.975, après avoir souligné le caractère agressif de l'ozone, pour l'appareil respiratoire, au delà de quelques ppm, propose l'emploi 10 d'un mélange de benzaldéhydes et de terpènes insaturés, dispersé dans l'air ambiant des locaux d'élevage. L'aéro-dispersion de ce mélange est obtenue à l'aide de pulvérisateurs, surpresseurs, compresseurs, aéro-disperseurs avec pression d'air ou de gaz comprimé, molécularisateurs à turbine, barboteurs, évaporateurs statiques ou 15 dynamiques ou thermiques, évaporateurs par capillarité, ainsi que des supports absorbants naturels ou artificiels dans lesquels on aura préalablement incorporé le mélange à aéro-disperser. Les benzaldéhydes sont des composés irritants pour l'homme et peuvent entraîner des lésions pulmonaires. Le document FR 2.772.638 décrit un procédé et un dispositif d'épuration des effluents gazeux et liquides produits dans les bâtiments d'élevage comprenant les étapes consistant à: - collecter l'air vicié en sortie du bâtiment; - prélaver l'air vicié dans une enceinte fermée par pulvérisation de 25 l'effluent liquide; - oxygéner 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 30 continu suivi d'une épuration biologique; - recycler l'effluent épuré dans le bâtiment d'élevage. L'air vicié passe au travers de garnissages en matériau inerte aspergés en permanence par une solution réactive. Le dispositif décrit dans ce document FR 2.772.638 est d'un encombrement au sol très important, l'air à traiter passant tout d'abord dans une cuve 5 partiellement enterrée contenant l'effluent liquide avant d'entrer dans un conteneur isotherme comprenant une première zone de lavage, une deuxième zone de traitement bilogique par biofiltre et un caisson de ventilation. Le dispositif décrit dans le document FR 2.772.638 présente en outre l'inconvénient de nécessiter un groupe de ventilation puissant pour compenser 10 les pertes de charges générées dans le réseau de circulation de l'air à traiter, (notamment garnissage et masse du biofiltre). Le document US 4.107.268 propose la désodorisation de l'air ambiant d'installation d'élevage intensif à l'aide d'un mélange aqueux de peroxyde d'hydrogène et d'acide sulfurique ou phosphorique. Le document US 5.983.834 décrit un procédé et un dispositif d'injection d'ozone dans l'air ambiant d'une installation d'élevage intensif, en particulier de porcherie. Le document US 6.059.865 décrit une installation de désodorisation d'air ambiant d'élevages, par lavage d'air à l'aide d'une solution aqueuse contenant 20 une enzyme. L'air à traiter est propulsé contre une grille métallique rugueuse inclinée sur laquelle ruisselle la solution aqueuse. Cet air est renvoyé à 900 environ, par sa rencontre avec la grille et passe ensuite au travers d'une pulvérisation d'eau, cette pulvérisation étant effectuée par des buses à jets perpendiculaires au flux 25 d'air vertical ascendant. Le document EP 0.933.116 propose le lavage de l'air d'installation d'élevage par une eau irradiée aux infra-rouges. Le document EP 1.066.752 au nom de Niemeiji décrit une colonne de lavage d'air, comprenant une pluralité de tubes parallèles verticaux en matériau 30 synthétique, à parois latérales ajourées, l'air s'écoulant de bas en haut au travers de cette structure tubulaire ajourée, de l'eau étant pulvérisée au dessus de ces tubes. Le document WO 01/93990 décrit un dispositif de lavage d'air de porcheries, comprenant un matelas filtrant à base de carton ondulé arrosé d'une solution aqueuse comprenant une bactérie dénitrifiante. L'invention vise à fournir une installation compacte, économique, d'entretien facile, permettant le lavage de l'air notamment pour porcheries, et assurant un abattement des odeurs et une extraction des polluants, sans entraîner de dommages pour l'environnement et sans employer de composés dont la 10 manipulation soit dangereuse pour l'homme ou l'animal. A cette fin, l'invention se rapporte, selon un premier aspect, à un dispositif de lavage d'air, notamment pour porcheries, comprenant une cuve pourvue d'une conduite d'amenée de l'air à laver et d'au moins une sortie pour l'air lavé, l'air circulant, dans ladite cuve au travers d'au moins une structure alvéolée 15 humidifiée, caractérisé en ce que l'air à laver pénètre dans ladite cuve au débouché d'un tuyau d'entrée autour duquel s'étend une cuvette annulaire contenant la solution devant humidifier la structure alvéolée, cette cuvette annulaire reposant au moins en partie sur cette structure alvéolée et l'humidifiant par débordement. Selon diverses réalisations, ce dispositif présente les caractères suivants, le cas échéant combinés: - il comprend au moins deux blocs de structure alvéolée, reposant à distance du fond de la cuve, chacun de ces deux blocs ayant une face latérale externe disposée en regard d'une fenêtre ménagée dans la paroi 25 de la cuve, et une face latérale interne d'entrée du flux d'air à laver; - il comprend plus de deux blocs de structure alvéolée disposés sensiblement équidistants les uns des autres suivant des directions radiales par rapport à la direction d'entrée dans la cuve du flux d'air à laver; - les faces latérales internes des blocs de structure alvéolée sont sensiblement jointives deux à deux de sorte à définir une chemise annulaire ajourée pour l'entrée d'air à laver dans les blocs; - le tuyau d'entrée de l'air à laver est disposé en partie haute de la cuve et 5 les sorties d'air lavé en partie basse de la cuve, la cuve étant pourvue de moyens de support permettant son appui au sol, l'air lavé pouvant ainsi s'échapper au voisinage du niveau de sol; - la cuve est en matériau polymère tel que polyester; - les blocs de structure alvéolée formant pains filtrants sont en matériau 10 polymère tel que polyéthylène; - la cuve comprend un corps et un couvercle en dôme, un joint à lèvre étant disposé entre le corps et le dôme, de sorte à assurer que l'air lavé sorte par les fenêtres ménagées à cette fin dans la paroi de la cuve, au regard des blocs alvéolés; - la solution devant humidifier les blocs alvéolés comprend essentiellement de l'eau et des agents oxydants biodégradables; - des vannes permettent la vidange de la cuve et l'alimentation en solution de la cuvette annulaire. D'autres objets et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la 20 description suivante de modes de réalisation, description qui va être effectuée en référence aux dessins annexés dans lesquels: - la figure t est une vue latérale d'une cuve selon un mode de réalisation, les composants internes à la cuve étant vus par transparence; - la figure 2 est une vue de dessus de la cuve représentée en figure 1, 25 après enlèvement du dôme de fermeture. Ce dispositif de lavage comprend une cuve 1 en appui au sol par exemple grâce à un support en acier inoxydable (non représenté) Cette cuve 1 est fermée par un dôme 2 pourvu d'une ouverture centrale de connexion à un tuyau d'entrée 3 des effluents gazeux à traiter. Dans une réalisation avantageuse, la cuve 1 et son couvercle 2 sont en polyester, un joint à lèvre étant placé entre ces deux éléments 1, 2. A l'intérieur de la cuve 1 sont placés des pains filtrants 4. Dans une réalisation, ce pains filtrants sont formés d'un maillage en polyéthylène. Une pièce 5 définit une cuvette annulaire 6 en appui sur les pains filtrants 4 et est assemblée au tuyau d'entrée des effluents à traiter 3. De l'eau, contenant le cas échéant des agents oxydants ou des agents de traitement, est introduite dans la cuvette annulaire 6, par exemple par une ou plusieurs buses, non représentées. L'eau déborde de la cuvette annulaire 6 selon les flèches 7 et vient ainsi 10 traverser les pains filtrants 4. Les effluents gazeux à traiter sont aspirés, par exemple par un ventilateur, et expulsés vers le corps du laveur, par le tuyau d'entrée 3 et vient traverser les pains filtrants 4 mouillés par aspersion de l'eau débordant de la cuvette 6. L'air est expulsé radialement par rapport à la cuve 1, selon les flèches 8. La cuve 1 est pourvue à cette fin de fenêtres disposées en regard de chacun des pains filtrants 4. Dans la réalisation représentée, huit pains filtrants 4, par exemple en polyéthylène alvéolé, sont disposés dans la cuve 1. A titre indicatif, pour les dimensions précisées sur le dessin annexé, les 20 caractéristiques techniques sont les suivantes: - capacité de traitement: 10.000 m3 d'air par heure; - encombrement: 2,83 m2 au sol; surface d'échange des pains filtrants: 2,16 m2; - vitesse de l'air en sortie: 1,2 m/seconde au maximum; 25 - abattement d'odeur: garanti à 70 % . L'aspersion des pains 4 est réglable par vanne, une autre vanne permettant de vider le corps de la cuve ou de faire des prélèvements, par exemple pour mesure chimique ou bactériologique. L'encombrement est minimum par rapport à la surface d'échange et la capacité 30 de traitement grâce à la disposition radiale des pains filtrants 4. - 10 Le prix de vente du dispositif est très compétitif, ce dispositif étant destiné à être installé pour chacune des salles d'élevage d'une porcherie par exemple, sans changement de la structure du bâtiment d'élevage. Il n'est donc pas nécessaire d'effectuer des travaux lourds sur le bâtiment pour l'équiper de ce dispositif de lavage d'air. - il REVENDICATIONS 1. Dispositif de lavage d'air, notamment pour porcheries, comprenant une cuve (1) pourvue d'une conduite d'amenée de l'air à laver et d'au moins 5 une sortie pour l'air lavé, l'air circulant, dans ladite cuve (1) au travers d'au moins une structure alvéolée humidifiée (4), caractérisé en ce que l'air à laver pénètre dans ladite cuve (1) au débouché d'un tuyau d'entrée (3) autour duquel s'étend une cuvette annulaire (6) contenant la solution devant humidifier la structure alvéolée (4), cette cuvette 10 annulaire (6) reposant au moins en partie sur cette structure alvéolée (4) et l'humidifiant par débordement. 2. Dispositif de lavage d'air selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend au moins deux blocs de structure alvéolée (4), reposant à 15 distance du fond de la cuve, chacun de ces deux blocs ayant une face latérale externe disposée en regard d'une fenêtre ménagée dans la paroi de la cuve (1), et une face latérale interne d'entrée du flux d'air à laver. 3. Dispositif de lavage selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il 20 comprend plus de deux blocs de structure alvéolée (4) disposés sensiblement équidistants les uns des autres suivant des directions radiales par rapport à la direction d'entrée dans la cuve du flux d'air à laver. 4. Dispositif de lavage selon la revendication 3, caractérisé en ce que les faces latérales internes des blocs de structure alvéolée (4) sont sensiblement jointives deux à deux de sorte à définir une chemise annulaire ajourée pour l'entrée d'air à laver dans les blocs (4). 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le tuyau d'entrée (3) de l'air à laver est disposé en partie 12 haute de la cuve (1) et les sorties d'air lavé en partie basse de la cuve (1), la cuve étant pourvue de moyens de support permettant son appui au sol, l'air lavé pouvant ainsi s'échapper au voisinage du niveau de sol. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la cuve (1) est en matériau polymère tel que polyester. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les blocs de structure alvéolée formant pains filtrants (4) sont 10 en matériau polymère tel que polyéthylène. 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la cuve comprend un corps et un couvercle en dôme, un joint à lèvre étant disposé entre le corps et le dôme, de sorte à assurer que 15 l'air lavé sorte par les fenêtres ménagées à cette fin dans la paroi de la cuve, au regard des blocs alvéolés (4). 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la solution devant humidifier les blocs alvéolés (4) comprend 20 essentiellement de l'eau et des agents oxydants biodégradables. 10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que des vannes permettent la vidange de la cuve (1) et l'alimentation en solution de la cuvette annulaire (6).