Brevet FR3062647A1 — publié le 20180810

DOMAINE DE L'INVENTION La présente invention se rapporte à un procédé et à une installation de traitement de l'urine provenant d'un élevage d'animaux tels que 5 des porcs. ARRIERE PLAN TECHNOLOGIQUE DE L'INVENTION Il y a quelques années, le groupe auquel appartient le présent 10 demandeur a mis au point un système qui permet de séparer les fèces (matières solides) des urines de porcs (fraction liquide) en dessous des caillebotis sous lesquels ils sont élevés. Les urines sont alors stockées puis épandues dans les champs. La fraction solide est quant à elle séchée et valorisée sous la forme d'engrais. 15 Ce système permet de concentrer plus de 90% du phosphore présent, plus de 50% de l'azote total et plus de 40% de potassium total dans la phase solide. La phase liquide (urine) contient environ 9% de phosphore, 45% d'azote et 55% de potassium. Grâce à ce système, le volume d'urine est notablement diminué 20 par rapport à un volume de lisier brut initial. Le plan d'épandage de l'élevage diminue grâce à une plus faible teneur en phosphore et en azote des urines par rapport à un lisier brut. Cependant, la quantité d'azote restante dans les urines reste encore importante et pose toujours des problèmes dans certaines zones où l'épandage est limité. Et certains élevages possèdent peu de terres donc peu de 25 surfaces où un épandage est possible. Le présent demandeur connaît un procédé ayant la dénomination commerciale Balcopure, qui a pour objectif l'épuration du lisier pour ajout de chaux vive et centrifugation. Ce procédé fonctionne par cycles. Ainsi, le lisier provenant des 30 bâtiments d'élevage est stocké dans une fosse qui est homogénéisé. Le lisier est centrifugé à 4 000 tr/min. La partie solide de lisier est récupérée dans une trémie située en dessous de la centrifugeuse. 3062647 2 La partie liquide du lisier est envoyée vers la cuve de stockage dite de - stripping ». Cette cuve a une capacité de 10 m3. Un lait de chaux est fabriqué (mélange eau+ chaux) et ajouté à la partie liquide. Le lait de chaux permet de faire monter le pH de la partie liquide à 12. L'ensemble est mis sous agitation et le liquide circule dans une hotte munie de buses de pulvérisation afin d'en extraire l'azote ammoniacal. Le traitement dure 10 heures. L'air chargé en ammoniac est évacué vers un laveur d'air et est neutralisé dans une colonne de lavage avec une solution d'acide sulfurique + eau. On obtient alors un produit qui est le sulfate d'ammonium. Malheureusement, en sortie de ce traitement, l'air ne peut être libéré dans l'atmosphère car il présente une nuisance olfactive élevée et constitue avec les composés chimiques qu'il renferme un gaz polluant et mortel à forte dose. Pour résoudre cette difficulté, on peut envisager de laver encore 15 cet air vicié de manière à capter l'ammoniac qui y est présent. Toutefois, sauf à procéder à ce lavage plusieurs fois, l'air en sortie de laveur présente toujours une odeur désagréable due à la présence de composés organiques volatiles. La présente invention vise à pallier ce problème, c'est à dire de permettre de débarrasser efficacement l'urine de l'ammoniac qu'elle contient 20 sans pour autant devoir rejeter un air qui, malgré toutes les précautions prises, risque d'être polluant. Un autre objectif est de parvenir à cela à l'aide d'une technique qui ne soit pas énergivore. 25 RESUME DE L'INVENTION Ces buts sont atteints grâce à l'invention par le fait qu'elle propose un procédé de traitement de l'urine provenant d'un élevage d'animaux tels que des porcs, selon lequel : 30 a) on injecte ladite urine qui a été préalablement modifiée pour transformer l'azote ammoniacal qu'elle renferme en ammoniac NH3, à l'intérieur d'une première tour de traitement, selon une direction d'écoulement prédéterminée ; b) on fait circuler à l'intérieur de ladite première tour de 35 traitement et à contre-courant du flux d'urine, de l'air, 3062647 3 de manière à récupérer d'une part de l'urine au moins partiellement traitée et, d'autre part, de l'air chargé d'ammoniac NH3, caractérisé par le fait que : c) dans une seconde tour de traitement, on injecte une solution 5 aqueuse d'acide sulfurique, selon une direction d'écoulement prédéterminée, d) on fait circuler à l'intérieur de ladite seconde tour de traitement l'air chargé d'ammoniac NH3 provenant de ladite première tour et à contre-courant de ladite solution aqueuse, de manière à récupérer d'une part du sulfate d'ammonium et, 10 d'autre part, de l'air au moins partiellement épuré de l'ammoniac qu'il présentait en entrée de ladite seconde tour, et que l'on recycle ledit air au moins partiellement épuré pour le faire circuler à l'intérieur de ladite première tour, à contre-courant dudit flux d'urine. Selon d'autres caractéristiques non limitatives et avantageuses de ce procédé, prises individuellement ou selon une combinaison quelconque d'au moins deux d'entre elles : - à l'intérieur de ladite première tour, on fait circuler l'air à une pression supérieure à la pression atmosphérique ; - l'on recycle ledit air au moins partiellement épuré pour le faire circuler à l'intérieur de ladite première tour, à contre-courant dudit flux d'urine à l'aide d'un ventilateur ; - on utilise un ventilateur à vitesse réglable ; - l'air qui circule à l'intérieur de ladite première tour est 25 intégralement ou partiellement constitué d'air au moins partiellement épuré provenant de ladite première tour. Par ailleurs, la présente invention se rapporte à une installation qui est conformée pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une ou l'autre des caractéristiques précitées. 30 BREVE DESCRIPTION DES DESSINS D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre. Elle sera faite en référence à 35 la figure 1 annexée qui est un schéma illustratif d'une installation pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention. 3062647 4 DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION La mise en oeuvre du procédé de l'invention nécessite d'utiliser 5 deux tours ou colonnes qui sont représentées très schématiquement sur la figure annexée, où elles sont référencées respectivement T1 et T2. En pratique, il peut d'agir de tours de forme cylindrique présentant une hauteur de l'ordre de 10 mètres et un diamètre compris entre 0,40 et 1,50 mètre. 10 Ces deux tours présentent un espace intérieur dans lequel est présent un garnissage constitué par exemple d'anneaux de Pall et/ou de Raschig. Une virole intérieure permet de fixer une grille de maintien du garnissage. La tour T1 présente préférentiellement dans sa partie supérieure au 15 moins une canalisation 1 par laquelle est amenée de l'urine U0 provenant d'un élevage d'animaux tels que des porcs. Cette urine U0 a été préalablement subi au moins une opération qui a pour but de transformer l'azote ammoniacal NH4 + qu'elle renferme naturellement en ammoniac NH3. 20 A titre indicatif, cette opération peut consister à la mélanger avec de la chaux vive, pour obtenir un pH très alcalin où l'ammoniac est présent sous forme très volatile. Le fait d'acheminer l'urine U0 par le haut de la tour T1 permet de répandre celle-ci sur le garnissage de la tour par gravité. Sur la figure 1, la 25 direction d'écoulement de l'urine, c'est à dire gravitairennent de haut en bas, est symbolisée par la flèche f. En parallèle, on fait circuler à contre-courant de la direction d'écoulement de l'urine U0 un flux d'air Ao qui débouche dans la première tour T1 par au moins une canalisation 2 située en partie basse de la tour. 30 Préférentiellement, cet air est injecté avec une légère surpression par rapport à la pression atmosphérique, de manière à favoriser les échanges avec l'urine Uo. Cette surpression est par exemple de l'ordre de 25 millibars. L'air AO se charge ainsi en ammoniac NH3 et est récupéré en partie supérieure de la tour T1 via au moins une canalisation 3. A ce niveau, il porte la 35 référence Al. 3062647 5 L'urine U1, c'est à dire l'urine U0 qui est débarrassée d'une bonne partie de l'ammoniac qu'elle contenait préalablement, est recueillie au niveau d'au moins une canalisation 4 qui est située préférentiellement en partie basse de la tour T1. 5 Cette urine peut être éventuellement recyclée, c'est à dire mélangée avec de l'urine U0 à traiter ultérieurement. Quant à l'air A1 recueilli en sortie de première tour, il est, comme indiqué ci-après, dirigé vers une seconde tour T2 qui peut être qualifiée de "tour de lavage". 10 Cette seconde tour T2 peut être identique à la première tour T1. Au moins une canalisation 6 débouche en partie supérieure de la tour T2 et permet de déverser sur le garnissage qu'elle renferme un mélange d'eau et d'acide sulfurique AS. Là encore et de manière avantageuse, ce mélange circule de haut en bas, de manière gravitaire, dans le sens de la flèche g. 15 L'air A1 provenant de la première tour T1 est préférentiellement réinjecté dans la seconde tour T2 par sa partie inférieure, au niveau d'au moins une canalisation 5 qui peut ne faire qu'une avec la canalisation 3 précitée. Ainsi, l'air A1 qui est introduit dans la tour T2 circule à contre-courant du mélange AS. Lors de leur rencontre, il se forme du sulfate 20 d'ammonium SU en solution et est récupéré en partie basse de la tour par au moins une canalisation 8. A ce niveau, ce sulfate SU peut être récupéré pour un usage ultérieur. L'air A1 ainsi traité (il porte alors la référence A2 sur la figure) est en grande partie débarrassé de l'ammoniac qu'il contenait auparavant. Toutefois, dans la mesure où il ne peut pas être rejeté à l'extérieur pour les raisons détaillées plus haut, il est récupéré au niveau d'au moins une canalisation 7 qui est elle-même raccordée (ou est d'une pièce avec) à la canalisation 2 qui fournit l'air AO à la première tour T1. Ce recyclage évite tout rejet polluant d'air vers l'extérieur et 30 permet de réaliser des économies d'énergie. L'air A0 peut être intégralement constitué de l'air prétraité A2 ou être mélangé à de l'air "neuf , c'est à dire de l'air qui n'a pas encore circulé à l'intérieur des deux tours T1 et T2. La circulation de l'air se fait préférentiellement grâce à un système 35 de ventilateur dont la vitesse est avantageusement réglable au moyen d'une 3062647 6 vanne 70, notamment pour compenser les éventuelles pertes de charges au cours du recyclage. Enfin, il est intéressant de noter que le rendement de l'installation est lié à la hauteur des tours. En effet, plus celles-ci sont grandes, plus les 5 échanges sont performants. 10 REVENDICATIONS1. Procédé de traitement de t'urine provenant d'un élevage d'animaux tels que des porcs, selon Lequel: a) on injecte ladite urine (U0) qui a été préalablement modifiée pour transformer (azote ammoniacal qu'elle renferme en ammoniac NH3, à t'intérieur d'une première tour de traitement (T1), selon une direction d'écoulement prédéterminée (f) ; b) on fait circuler à l'intérieur de ladite première tour de à contre-courant du flux d'urine (U0), de l'air (A0), de manière à récupérer d'une part de l'urine au moins traitée (U1) et, d'autre part, de l'air chargé d'ammoniac NH3 (A1), caractérisé par le fait que : C) dans une seconde tour de traitement (T2), on injecte une solution aqueuse d'acide sulfurique (AS), selon une direction d'écoulement prédéterminée (g), 15 d) on fait circuler à t'intérieur de ladite seconde tour de traitement (T2) L'air chargé d'ammoniac NH3 (A1) provenant de ladite première tour (T1) et à contre-courant de ladite solution aqueuse (AS), de manière à récupérer d'une part du sulfate d'ammonium (SU) et, d'autre part, de l'air (A2) au moins partiellement épuré de ['ammoniac qu'il 20 présentait en entrée de ladite seconde tour (T2), et que l'on recycle ledit air (A2) au moins partiellement épuré pour te faire circuler à L'intérieur de ladite première tour (TI), à contre-courant dudit flux d'urine (U0). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par te fait que, à 25 ['intérieur de ladite première tour (T1), on fait circuler l'air (A0) à une pression supérieure à la pression atmosphérique. 3. Procédé selon L'une des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que l'on recycle ledit air (A2) au moins partiellement épuré pour te faire circuler à ('intérieur de ladite première tour (T1) à contre-courant dudit flux 30 d'urine, à l'aide d'un ventilateur. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé par le fait que qu'on utilise un ventilateur à vitesse réglable. traitement et 10 partiettement 3062647 8 5. Procédé selon ('une des revendications précédentes, caractérisé par te fait que ('air (A0) qui circule à l'intérieur de Ladite première tour est intégralement ou partiellement constitué d'air (Az) au moins partiellement épuré provenant de ladite deuxième tour (Tz). 5 6. installation de traitement de l'urine provenant d'un élevage d'animaux tels que des porcs, caractérisée par te fait qu'elle comporte des moyens (1-1, Tz) de mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications précédentes.