FR2752571A1 - PURIFICATION RECOVERY OF MANURE - Google Patents

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Abstract

The invention concerns a method which by the action of natural or concentrated humic acid on polluting fractions of the liquid manure or similar waste creates physico-chemical reactions which result in forming soluble complexes. The additives used, in particular humic acid, cause the reaction medium temperature to rise, especially when the polarisation of the particles is simultaneous. These additives and these conditions enable the instant and continuous treatment for cleansing liquid manure and consequently the production of mobile equipment provided with known mechanical components for filtering, concentrating and separating the polluting fractions of liquid manure. The methods result in obtaining humate containing ammonia and magnesium with gradual solubility for soil improvement and filtered water which can be discharged in the natural environment.

Description

La présente invention met en oeuvre les méthodes et les produits qui permettent d'assurer avantageusement l'exportation des,excédents locaux de déchets d'élevage en séparant préalablement leurs composants en engrais organominéral pour les matières sèches et le reste en filtrat aqueux. The present invention implements the methods and the products which advantageously ensure the export of local surpluses of livestock waste by separating their components beforehand in organomineral fertilizer for dry matter and the rest in aqueous filtrate.

L'intensification et la concentration très importante des élevages intensifs en particulier en production porcine provoque souvent l'impossibilité pratique d'assurer l'épuration de ces effluents d'élevage par les seuls épandages raisonnés. Ainsi les spécialistes ont recensé un certain nombre de zones en excédent structurel, c'est à dire dans la limite géographique desquelles il n'y a plus compatibilité entre la production des lisiers et la capacité épuratoire des sols disponibles pour l'épandage. The intensification and the very high concentration of intensive farming, in particular in pig production often causes the practical impossibility of ensuring the purification of these farming effluents by the only reasoned spreading. Specialists have identified a number of areas with a structural surplus, that is to say within the geographical limit of which there is no longer any compatibility between the production of liquid manure and the purifying capacity of the soil available for spreading.

De nombreuses tentatives ont déjà été essayées dans ce but avec des résultats souvent aléatoires, donc peu industrialisables ou reproductibles ou bien encore d'intérêt économique limité voire nul. Numerous attempts have already been tried for this purpose with results which are often random, therefore not very industrializable or reproducible or even of limited or even zero economic interest.

Les réactions chimiques induites par le mélange des matières premières brutes nécessaires à ces transformations en conditions naturelles sont très longues et souvent de l'ordre de 20 à 50 jours à des températures ambiantes tempérées comprises entre 10 et 20"C environ. The chemical reactions induced by the mixture of raw raw materials necessary for these transformations in natural conditions are very long and often of the order of 20 to 50 days at temperate ambient temperatures of between 10 and 20 "C approximately.

De ce fait, s'inspirant des travaux anciens utilisés dans la fabrication des premiers engrais chimiques composés il y a quelques dizaines d'années, la même démarche a été reprise avec des produits chimiques industriels. As a result, drawing on ancient work used in the manufacture of the first chemical fertilizers composed a few decades ago, the same approach was taken with industrial chemicals.

C'est ainsi que l'on a étudié cette possibilité de dépollution des lisiers avec la mise en oeuvre d'acide phosphorique puis la neutralisation du mélange avec de la chaux vive ou un carbonate de calcium ou une magnésie broyé. This is how we studied this possibility of depolluting manure with the use of phosphoric acid and then neutralizing the mixture with quicklime or calcium carbonate or ground magnesia.

Cette technique est effectivement efficace dans l'épuration des lisiers, puisqu'elle permet la fixation partielle de l'azote ammoniacal des lisiers sous forme insoluble dans l'eau. Mais cette méthode nécessite des temps de contact encore trop longs compris entre 4 et 9 heures pour garantir l'insolubilisation d'environ 80% de l'azote libre.This technique is effectively effective in the treatment of liquid manure, since it allows the partial fixation of ammoniacal nitrogen from liquid manure in a form insoluble in water. However, this method requires still too long contact times of between 4 and 9 hours to guarantee the insolubilization of approximately 80% of the free nitrogen.

Dans la présente invention on a d'abord recherché des produits chimiques ou naturels qui, mélangés avec les lisiers sont pour l'essentiel choisis en fonction de leur double action
- épuration des lisiers à travers la combinaison avec des composants organiques ou minéraux qui en provoquent les effets polluants considérables;
- fertilisante des sols sur lesquels ils devront être épandus pour réintégrer de façon harmonieuse le cycle épuratoire du milieu naturel et compenser ainsi partiellement le coût additionnel de la dépollution du lisier.
In the present invention, we first sought chemical or natural products which, mixed with slurry are essentially chosen according to their double action.
- purification of slurry through the combination with organic or mineral components which cause considerable polluting effects;
- fertilizing the soils on which they must be spread to harmoniously reintegrate the purification cycle of the natural environment and thus partially compensate for the additional cost of the decontamination of slurry.

Pour garantir ces résultats on a recherché la fixation de l'azote ammoniacal présent dans les lisiers sous forme d'humate alcalin ammoniaco-magnésien en substituant dans la cinétique de la réaction décrite plus haut tout ou partie de l'acide phosphorique nécessaire par de l'acide humique préparé dans cette intention et en privilégiant la magnésie pour neutraliser les milieux de réaction. To guarantee these results, we sought to fix the ammoniacal nitrogen present in the slurry in the form of an alkaline ammonia-magnesium humate by substituting in the kinetics of the reaction described above all or part of the phosphoric acid required by l humic acid prepared for this purpose and favoring magnesia to neutralize the reaction media.

L'obtention de l'acide humique nécessaire à cette réaction peut se faire directement par l'introduction de la matière première brute, habituellement des lignites naturelles, dans le réacteur ou sous forme de produit industriel liquide plus ou moins purifié qui permet en sus un dosage plus précis que la matière brute ci-dessus. Obtaining the humic acid necessary for this reaction can be carried out directly by the introduction of the raw raw material, usually natural lignites, into the reactor or in the form of a more or less purified liquid industrial product which also allows more precise dosage than the raw material above.

L'extraction des humates ammoniaco-magnésien ainsi obtenus par filtration est largement facilitée par leur très faible solubilité dans l'eau. The extraction of ammonia-magnesium humates thus obtained by filtration is greatly facilitated by their very low solubility in water.

Ainsi, par cette nouvelle méthode, on concentre la presque totalité des composants polluants dans des complexes humiques destinés par des traitements complémentaires à devenir des engrais organo-minéraux d'une part. D'autre part, la plus grosse partie de l'eau initiale du lisier est devenue un filtrat dont l'épuration finale par des techniques membranaires devient économiquement possible. On peut ensuite envisager le rejet des perméats ainsi obtenus dans le milieu naturel. Ces dernières opérations avec utilisation de membranes produisent également des concentrats liquides en volume très limité qui sont également utilisables en fertilisation agricole sous cette forme. Thus, by this new method, almost all of the polluting components are concentrated in humic complexes intended by complementary treatments to become organo-mineral fertilizers on the one hand. On the other hand, most of the initial slurry water has become a filtrate, the final purification of which by membrane techniques becomes economically possible. We can then consider the rejection of the permeates thus obtained in the natural environment. These latter operations with the use of membranes also produce liquid concentrates in very limited volume which can also be used in agricultural fertilization in this form.

La chloration ou toute autre méthode de potabilisation des eaux peut être utilisée avec efficacité et par sécurité sur les éluats avant leur rejet tout comme une oxygénation mécanique afin de les rendre biologiquement plus compatibles avec le milieu récepteur naturel. Chlorination or any other method of drinking water can be used efficiently and for safety on eluates before their discharge as well as mechanical oxygenation in order to make them biologically more compatible with the natural receiving environment.

La présente invention comprend également l'adaptation des améliorations techniques qui favorisent le déroulement régulier et la rapidité de ces réactions, et en particulier
- la création de champs électriques par une électrolyse partielle du milieu aqueux, ce qui provoque d'une part la migration des particules colloïdales, accroît la probabilité de leur rencontre, donc favorise à la fois la vitesse et l'intensité des réactions entres les particules, et par là même oriente favorablement la floculation. D'autre part, l'émission d'électrons favorisant les réactions limite leur durée à quelques minutes;
- le nettoyage des électrodes en continu pour ne pas altérer leur fonctionnement et donc voir, dans les suspensions chargées de matières organiques, les actions utiles de ces électrodes diminuer rapidement
- la géométrie des réacteurs adaptée à la cinétique des liaisons physico-chimiques recherchées en rapprochant au minimum possible, pour des raisons de sécurité, les distances entre les électrodes ramenant la durée des réactions entre 1 et 5 minutes;
- la mise en contact des divers composants des lisiers et des adjuvants chimiques retenus dans ce procédé favorise un phénomène de réaction exothermique naturelle amplifiée par l'isolation thermique des réacteurs qui limite les pertes par rayonnement. On peut ainsi obtenir une élévation significative de la température du mélange ainsi portée entre 50 et 70"C suivant les concentrations en extrait sec des mélanges.
The present invention also includes the adaptation of technical improvements which favor the regular progress and the speed of these reactions, and in particular
- the creation of electric fields by a partial electrolysis of the aqueous medium, which causes on the one hand the migration of the colloidal particles, increases the probability of their meeting, therefore favors both the speed and the intensity of the reactions between the particles , and thereby favorably directs the flocculation. On the other hand, the emission of electrons favoring the reactions limits their duration to a few minutes;
- continuous cleaning of the electrodes so as not to alter their operation and therefore see, in the suspensions loaded with organic matter, the useful actions of these electrodes decrease rapidly
- the geometry of the reactors adapted to the kinetics of the physicochemical bonds sought by bringing as close as possible, for safety reasons, the distances between the electrodes reducing the duration of the reactions between 1 and 5 minutes;
- the contacting of the various components of the slurries and the chemical additives retained in this process promotes a phenomenon of natural exothermic reaction amplified by the thermal insulation of the reactors which limits the losses by radiation. It is thus possible to obtain a significant rise in the temperature of the mixture thus brought to between 50 and 70 ° C. depending on the dry extract concentrations of the mixtures.

- la présente invention, par l'allégement, la compacité et le nombre réduit de composants nécessaires au déroulement harmonieux des traitements physico-chimiques décrits cidessus avec mise en oeuvre des matières premières citées, limite très largement l'encombrement et la masse des dispositifs à mettre en oeuvre et de ce fait permet de les rendre facilement déplaçables. - The present invention, by the lightening, the compactness and the reduced number of components necessary for the harmonious course of the physicochemical treatments described above with the use of the raw materials mentioned, very largely limits the size and the mass of the devices implement and therefore makes them easily movable.

Ainsi, l'ensemble des dispositifs nécessaires à l'épuration des lisiers suivant cette méthode peut être utilement disposé sur une remorque ou plate forme, agricole ou routière, et répondre ainsi plus spécifiquement aux dispositions législatives qui recommandent le traitement sur place des sources de pollution pour éviter les risques sanitaires qu'entraînerait leur dispersion.  Thus, all the devices necessary for the purification of slurry according to this method can be usefully placed on a trailer or platform, agricultural or road, and thus respond more specifically to the legislative provisions which recommend the on-site treatment of pollution sources to avoid the health risks that their dispersion would entail.

Claims (8)

REVENDICATIONS l./- Procédé de dépollution des déchets organiques fermentescibles et plus particulièrement des déjections animales liquides ou semi-liquides récentes ou fermentées après un stockage prolongé. Le procédé est caractérisé en ce que les éléments chimiques minéraux ou organiques en suspension ou dissous dans la phase aqueuse des déchets sont mis en contact très intime avec l'acide humique naturel de la lignite ou l'acide humique concentré obtenu par traitement du minerai de lignite avec de l'acide phosphorique pour former un complexe fertilisant organo-minéral.l./- Process for the depollution of fermentable organic waste and more particularly of recent or fermented liquid or semi-liquid animal excrement after prolonged storage. The method is characterized in that the mineral or organic chemical elements in suspension or dissolved in the aqueous phase of the waste are brought into very intimate contact with the natural humic acid of lignite or the concentrated humic acid obtained by treatment of the ore of lignite with phosphoric acid to form an organo-mineral fertilizing complex. 2./- Procédé de dépollution des déchets organiques comme les lisiers plus ou moins liquides caractérisé en ce que les éléments polluants de ces lisiers sont amenés au contact intime de la lignite puis de l'acide phosphorique dans un réacteur fermé alimenté en continu disposant d'un système mécanique d'évacuation des particules solides.2./- A method of depolluting organic waste such as more or less liquid manure, characterized in that the polluting elements of these manures are brought into intimate contact with the lignite and then with phosphoric acid in a closed reactor continuously supplied with '' a mechanical system for removing solid particles. La réaction étant conduite de préférence pour ménager 3 à 10 minutes de contact avec les additifs à des vitesses de malaxage de 100 à 400 tours minute. The reaction preferably being carried out in order to provide 3 to 10 minutes of contact with the additives at mixing speeds of 100 to 400 revolutions per minute. 3./- Procédé de dépollution suivant l'une ou l'autre des revendications l et 2 caractérisé en ce que les conditions de mise en contact des agents polluants et des additifs, lignite et acide phosphorique, sont recherchées pour provoquer par réaction exothermique une élévation significative de la température de l'ensemble des éléments chimiques en contact dans le réacteur.3./- depollution process according to either of claims 1 and 2 characterized in that the conditions for contacting pollutants and additives, lignite and phosphoric acid, are sought to cause an exothermic reaction significant increase in the temperature of all the chemical elements in contact in the reactor. 4./- Procédé de dépollution selon revendication 3 caractérisé en ce que l'élévation de température entraîné par les réactions chimiques exothermiques quand l'extrait sec des matières polluantes passe de 2 à 20% environ, augmente de 10 à 30 degrés centigrades environ, et par conséquent réduit la durée de la réaction de façon importante.4./- depollution method according to claim 3 characterized in that the temperature rise caused by the exothermic chemical reactions when the dry extract of pollutants passes from 2 to 20% approximately, increases from 10 to 30 degrees centigrade approximately, and therefore significantly shortens the reaction time. 5./- Procédé de dépollution selon l'une ou l'autre des revendications précédentes caractérisé en ce que les facteurs polluants solubles sont fixés par les réactions sous forme de complexes organo-minéraux stables, semi-insolubles qui pour l'essentiel précipitent. Les facteurs de pollution à base d'azote et de phosphore se combinent dans la formation de complexes d'humates et de phosphates ammoniaco-alcalins insolubles dans l'eau.5./- depollution process according to either of the preceding claims, characterized in that the soluble polluting factors are fixed by the reactions in the form of stable, semi-insoluble organo-mineral complexes which essentially precipitate. Pollution factors based on nitrogen and phosphorus combine to form complexes of humates and ammonia-alkaline phosphates insoluble in water. 6./- Procédé de dépollution selon l'une ou l'autre des revendications l, 2, 3, 4, 5, caractérisé en ce que la cinétique des réactions recherchées est accélérée notablement par la polarisation des particules organiques ou chimiques polluantes. Cette polarisation est provoquée par une électrolyse partielle des rejets aqueux pollués.6./- depollution method according to either of claims 1, 2, 3, 4, 5, characterized in that the kinetics of the desired reactions is accelerated notably by the polarization of the polluting organic or chemical particles. This polarization is caused by partial electrolysis of polluted aqueous discharges. 7./- Procédé de dépollution selon revendication 6 caractérisé en ce que l'électrolyse partielle des solutions aqueuses concernées peut être assurée valablement par l'émission d'un courant de tension comprise entre 10 et 24 volts, d'une intensité de 20 à 50 ampères, pour un flux d'environ 1000 litres de lisier de porc par heure.7./- depollution method according to claim 6 characterized in that the partial electrolysis of the aqueous solutions concerned can be validly ensured by the emission of a voltage current between 10 and 24 volts, with an intensity of 20 to 50 amps, for a flow of approximately 1000 liters of pig manure per hour. 8./- Procédé de dépollution selon l'une ou l'autre des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il conduit à la production de fertilisants organo-minéraux complexes insolubles par les ruissellements des eaux de surface.8./- depollution process according to one or other of the preceding claims, characterized in that it leads to the production of organo-mineral fertilizers which are insoluble in the runoff of surface water. Les éléments polluants combinés selon les méthodes et avec les additifs décrits dans les revendications précédentes ne sont resolubilisés au profit des plantes que par l'action des enzymes des micro-organismes endogènes des sols.  The polluting elements combined according to the methods and with the additives described in the preceding claims are only resolubilized for the benefit of plants by the action of enzymes from endogenous soil microorganisms.
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