Procédé continu d'épuration d'effluents méthanisables.
L'invention concerne un procédé continu d'épuration d'effluents méthanisables par une combinaison de traitements successifs dont le premier est liquéfacteur, le second méthanogène et le troisième épurateur..
Le premier but de la présente invention est d'épurer les effluents méthanisables, notamment ceux provenant d'élevages, le second but est de produire du méthane, ce qui rend l'épuration moins onéreuse.
Dans certain cas la production de méthane peut devenir l'intérêt essentiel de l'invention.
L'invention permet également, outre d'épurer, de produire différents végétaux commerçialisables.
Etat de la technique
Les systèmes qui rencontrent le premier but de l'invention sont nombreux, ce qui tend à indiquer que, jusqu'à présent, aucun d'entre eux n'a pu résoudre le problème de l'épuration des effluents, notamment d'élevage, de manière réellement satisfaisante, à la fois sur les pians industriel et économique.
Un certain nombre de ces systèmes n'ont pas dépassé le stade de l'expérimentation et d'autres n'ont pu être utilisé en vraie grandeur à cause de leur coût prohibitif. Quant à ceux qui ont servi de base à des réalisations de stations d'épuration, ils restent coûteux, soit du point de vue investissement soit du point de vue fonctionnement, soit des deux à la fois.
Plusieurs grandes voies de traitement sont utilisées pour l'épuration des effluents d'élevage: physique, biologique, et physico-chimique,.ainsi que des combinaisons de procédés relevant de ces différentes voies;.en effet, les charges polluantes étant particulièrement élevées, plusieurs traitements successifs sont indispensables.
Il est connu d'ensemencer avec des enzymes et des cultures bactériennes en vue de désodoriser et de fluidifier les lisiers et les purins. Ces traitements ne constituent pas une épuration à proprement parler, mais ils facilitent les manipulations et les , traitements ultérieurs. De tels traitements sont appliqués isolément et n'interviennent pas dans une chaîne de traitements successifs conduisant finalement à une épuration par des cultures hydroponiques.
Le procédé faisant l'objet de la présente invention a pour but de remédier à ces divers inconvénients. Les traitements successifs qui le composent sont simples et fiables tout en permettant une épuration très poussée des effluents méthanisables, efficace et économiquement intéressante grâce à la production proportionnellement élevée de méthane et éventuellement de végétaux.
Le procédé faisant l'objet de la présente invention est caractérisé par l'ensemencement de l'effluent d'un mélange de bactéries et d'enzymes qui liquéfient les fibres présentes, la méthanisation de l'effluent obtenu dans la phase précédente et l'épuration de l'effluent après méthanisation pour des cultures hydroponiques.
Par effluents méthanisables, on comprend tous les effluents contenant des matières organiques méthanisables se présentant à l'état liquide ou solide. Par exemple, les effluents utilisables par la présente invention proviennent d'élevage. Il est possible de traiter suivant la présente invention d'autres effluents tels que les lisiers porcin, bovin, ovin ou ceux obtenus par lessivage des fumiers ou par mélange de fèces d'animaux à de l'eau (les purins). Il n'est pas exclu d'utiliser les effluents de station d'épuration.
Suivant l'invention, l'effluent est d'abord ensemencé avec un mélange de bactéries et d'enzymes.
De tels mélanges sont vendus dans le commerce notamment par la firme SPRL REALCO de Gembloux. Ces mélanges ont pour effet notamment de liquéfier les fibres présentes dans l'effluent.
Suivant l'invention, l'effluent ensemencé est stocké. Pendant le stockage, les graisses, les protéines et les sucres sont hydrolyses tandis que les composés organiques complexes sont dégradés en composés simples: acides aminés, acides gras et sucres. Les fibres présentes sont aussi décomposées.
Les produits dégradés sont ensuite attaqués par les bactéries acidifiantes, avec formation d'acide gras volatils, l'intérêt de l'acidogénèse dans les cuves de stockage provient du fait que les exigences thermiques des bactéries acidogènes sont moins élevées que celles des méthanogènes.
L'hydrolyse et l'acidogénèse ont pour conséquence la réduction des odeurs et l'augmentation de la fluidité de l'effluent qui perd sa propension à former des croûtes.
Après le stockage, la partie solide est éventuellement séparée de la partie liquide par tout moyen adéquat, filtration, pressage, cyclonage,..mais on peut se contenter de filtres statiques car la séparation s'effectue dans de bonnes conditions et sans risque de colmatage grâce à la fluidité de l'effluent. L'opération est donc à la fois simple et fiable.
Suivant l'invention, l'effluent liquide est envoyé dans le digesteur méthanique de tout type connu. Grâce à la fluidité de l'effluent et au fait que l'acidogénèse a déjà eu lieu pendant le stockage, on peut employer un méthaniseur à bactéries fixées.de faibles dimensions, moins coûteux dont le rendement énergétique et thermique est particulièrement favorable.
Le choix de supports spéciaux pour les bactéries contribue également à l'amélioration des rendements.
A la sortie du méthaniseur l'effluent est éventuellement à nouveau filtré .
Le filtrat ainsi obtenu est ensuite épuré par des cultures hydroponiques. Ce moyen d'épuration est connu et a fait l'objet du brevet d'invention belge n* 903231. De préférence, l'effluent est préalablement dilué dans des proportions définies selon la nature de l'effluent et les plantes que l'on veut cultiver. Suivant une variante du procédé de la présente invention, l'eau de dilution est additionnée de sels ferriques ou calciques pour provoquer la précipitation des phosphates.
Dès l'arrivée dans les gaines de culture, les odeurs désagréables qui pourraient encore subsister disparaissent. Les bactéries de la rhizosphère minéralisent l'ammoniaque et les composés organiques que les racines peuvent alors absorber.
A la sortie des gaines de culture, l'effluent est épuisé chimiquement, biologiquement et microbiologiquement, sa teneur en oxygène a considérablement augmenté, elle atteint généralement plus de 50 % de la saturation, et il peut être déversé dans les ruisseaux et les rivières. Outre l'effet d'épuration par les cultures hydroponiques, il est possible de valoriser les végétaux obtenus.
La technique dont le présent brevet fait l'objet présente de nombreux avantages:
- Faible coût d'investissement. L'utilisation d'un digesteur de petites dimensions réduit sensiblement l'investissement. La construction des gaines de culture représente la réalisation d'une installation de traitement tertiaire moins coûteuse que les systèmes traditionnellment utilisés.
Fiabilité. L'ensemencement par des bactéries et des enzymes permet de fluidifier l'effluent, ce qui évite les encroûtements ultérieurs, principales causes des difficultés dans le traitement des effluents d'élevage, notamment lors de la séparation des phases solides et liquides.
L'utilisation d'effluents préalablement filtrés et la technique des enzymes fixés rendent la conduite de la méthanisation particulièrement fiable.
Les cultures hydroponiques avec des effluents fluides ne présentent aucun risque d'incident.
<EMI ID=1.1>
- Efficacité. La fluidification préalable permet une bonne filtration, celle-ci rend possible la méthanisation avec bactéries fixées dont le rendement est beaucoup plus élevé, les cultures hydroponiques après méthanisation minéralisent et assimilent la totalité des composés azotés et fixent les précipités de phosphates ferriques ou calciques résultant des traitements ferrique ou calcique éventuels.
On atteint et on dépasse même les normes fixées pour les rejets en rivière.
- Economique. La production de méthane est importante, dans certains cas les récoltes provenant des cultures hydroponiques peuvent être commercialisées.
Dans les P.V.D. là où l'eau est rare la production végétale réalisée constituera un avantage décisif sur d'autres systèmes d'épuration.
- Faible coût d'entretien. Théoriquement, si la topographie s'y prétait, on pourrait concevoir une installation fonctionnant sans pompe, uniquement par gravité. Le plus souvent, suivant la disposition des lieux, il faudra prévoir un certain nombre de.pompes.
Après la mise en route de l'installation, la main d'oeuvre requise à son fonctionnement est limitée à la surveillance.
La présente invention sera mieux comprise à l'aide de l'exemple non limitatif suivant:
- Dans une porcherie de 1000 porcs, l'éleveur répand chaque semaine 0,6 kg de suspension de bactéries et d'enzymes (produit par REALCO sous le nom d'Agrozym).
- Le lisier s'écoule à raison de 10 m3 par jour vers une cuve de stockage en plein air d'environ 250 à 300 m3.
- Une pompe immergée dans la cuve de stockage envoie le lisier sur un filtre statique de type sucrerie.
- La partie solide s'écoule lentement vers un container de 2 m3 environ d'où elle est évacuée chaque semaine (80 g par litre de M.S. dans le lisier, dont environ 40 g sont retenus par le filtre soit 40 kg /m 3 soit environ 240 Kg par jour).
- La partie liquide est pompée vers le digesteur méthanique de 20 m3 à raison d'un peu moins de 6 m3/ jour.
- Le méthane récolté (2,5 m3 par m3 utile et par jour) <EMI ID=2.1>
température à 35 [deg.] de la cuve de méthanisation.
- A la sortie du méthaniseur l'effluent est à nouveau filtré.
- Le filtrat est envoyé dans une cuve alimentée en eau dans une proportion de 8 parties d'eau pour une partie de lisier.
- Le mélange s'écoule dans 4 gaines de 80 mètres de long garnies des plantes adéquates.
- A la sortie des gaines, l'eau peut être déversée directement dans un ruisseau ou une rivière et éventuellement recyclée dans le système d'épuration pour la dilution.