FR2775558A1 - Installation biologique d'elevage de crustaces planctoniques - Google Patents

Abstract

L'invention concerne une installation biologique d'élevage de daphnies à partir de la fraction liquide de lisier. Cette installation est caractérisée en ce qu'elle est constituée d'un canal équipé de moyens de circulation unidirectionnelle d'un flux de fluide aqueux de la section d'entrée vers la section terminale dudit canal à une vitesse d'avancement ajustable, le canal étant aménagé pour permettre la circulation du flux de fluide à travers plusieurs sections du canal dans lesquelles le flux de fluide se charge successivement en lisier, puis en algues, puis en crustacés planctoniques avant d'être filtré.

Description

Installation biologique d'élevage de crustacés planctoniques
La présente invention concerne une installation biologique d'élevage de crustacés planctoniques à partir d'effluents et/ou de déchets d'origine domestique et/ou industrielle.

L'invention concerne plus particulièrement une installation biologique d'élevage de daphnies à partir de la phase liquide du lisier.

La réalisation d'installations qui permettent à la fois la production d'une matière alimentaire utile tout en permettant une épuration efficace des fractions liquides de déchets d'origine domestique et/ou industrielle a été entreprise depuis quelques années. Un type d'installation est notamment décrit dans le brevet EP-A-0.277.482. Ces installations sont élaborées à partir de la technique dite du lagunage dans laquelle on utilise des organismes aquatiques pour éliminer les déchets, tels que les déchets domestiques, d'élevages ou industriels. Cette technique consiste à faire circuler l'eau très lentement, généralement par gravité, dans plusieurs bassins ou étangs appelés lagunes. Pendant ce cheminement, les matières polluantes sont peu à peu transformées en organismes vivants. Les bactéries, présentes naturellement dans les déchets, dégradent les matières organiques mortes en éléments minéraux (azote et phosphore), ces derniers éléments étant utilisés par les micro-algues. A leur tour, les micro-algues sont consommées par du zooplancton, en particulier par des daphnies. La fraction liquide des déchets est ainsi progressivement débarrassée des substances polluantes qu'elle contient. Les daphnies sont quant à elle, au cours de ce processus, récoltées et sont utilisées comme matière alimentaire, en particulier pour les poissons. En effet, les daphnies sont des microcrustacés très riches en protéines et sont considérées comme étant le meilleur aliment à donner aux alevins de poisson. Par ailleurs, à l'état frais, sous forme séchées ou soumises à un autre procédé de conservation, ces daphnies peuvent trouver un débouché dans l'alimentation animale. Toutefois, jusqu'à présent, de telles installations n'ont pas fait l'objet d'une exploitation intensive car elles n'étaient pas conçues pour une mise en oeuvre industrielle leur permettant de fonctionner toute l'année et de traiter une quantité importante de déchets.

Par ailleurs, ces installations présentent, du fait de leur conception, de faibles rendements de production des crustacés. Enfin, ces installations, nécessitant la présence de plans d'eau, il est fréquent de devoir transporter les déchets à traiter jusqu'aux plans d'eau.

Le but de la présente invention est donc de proposer une installation biologique d'élevage de crustacés qui permette, de par sa conception, le traitement in situ, en continu ou en discontinu, de déchets d'origine domestique et/ou industrielle sans rejet dans l'environnement avec une possibilité d'agir à chaque phase de traitement de manière à augmenter le rendement de l'ensemble.

Un autre but de la présente invention est de proposer une installation fiable nécessitant peu d'investissement pour sa réalisation.

A cet effet, l'invention a pour objet une installation biologique d'élevage de crustacés planctoniques, en particulier de daphnies, à partir d'effluents et/ou de déchets d'origine domestique et/ou industrielle, tels que la fraction liquide de lisier, caractérisée en ce qu'elle est constituée d'un canal équipé de moyens de circulation unidirectionnelle d'un flux de fluide aqueux de la section d'entrée vers la section terminale dudit canal à une vitesse d'avancement ajustable fonction au moins d'une part de la quantité de flux de fluide aqueux prélevée dans la section terminale du canal et d'autre part de la quantité de flux de fluide introduite dans la section d'entrée du canal, ledit canal étant aménagé pour permettre la circulation du flux de fluide à travers successivement au moins une section du canal agencée pour recevoir des effluents et/ou des déchets d'origine industrielle et/ou domestique, une section de canal apte à la culture d'algues, une section de canal propre à l'élevage et à la récolte de crustacés planctoniques et une section agencée pour la filtration du flux de fluide chargé successivement en déchets, puis en algues, puis en crustacés planctoniques.

Grâce à cette conception dite linéaire de l'installation biologique dans laquelle se produit un écoulement lent de tranches d'eau successives soumises nécessairement et dans des conditions paramétrables à l'ensemble des phases (incorporation de déchets, d'algues, de crustacés) nécessaires au bon déroulement de la chaîne alimentaire créée, il devient aisé d'augmenter le rendement de déchets traités et de crustacés produits avec une installation dont le fonctionnement peut être entièrement automatisé.

Selon une forme de réalisation préférée de l'invention, les moyens de circulation du flux de fluide dans ledit canal sont constitués d'une pompe aspirant le flux de fluide dans la section terminale du canal et refoulant ledit flux de fluide dans la section d'entrée du canal de telle sorte que le circuit de circulation de flux de fluide dans ledit canal est un circuit fermé.

L'installation ainsi conçue ne nécessite aucun apport d'eau systématique. Seules des conditions climatiques exceptionnelles nécessitent parfois de compenser l'évaporation naturelle par des apports d'eau.

L'invention sera bien comprise à la lecture de la description suivante d'un exemple de réalisation, en référence à la figure unique annexée qui représente une vue schématique de dessus d'une installation conforme à 1 'invention.

L'installation décrite ci-après est destinée à l'élevage de daphnies à partir de lisier. Toutefois, d'autres déchets d'origine domestique et/ou industrielle peuvent être traités de manière analogue à ce qui sera décrit ci-après.

L'installation est constituée d'un canal 1 qui présente généralement un rapport longueur sur largeur supérieur à 10. Ce canal 1 peut être obtenu par formation de talus créés à l'intérieur d'un plan d'eau ou par tout autre moyen de construction. Ce canal 1 peut, à titre d'exemple, présenter une largeur de 5 à 10 mètres, une profondeur de 0,5 à 1 mètre sur une longueur de 400 à 500 mètres ou plus.

Pour réduire l'encombrement de ce canal, ce canal 1 peut former des lacets comme le montre la figure unique. A l'intérieur de ce canal 1 circule un flux de fluide aqueux, en général de l'eau, de la section d'entrée E vers la section terminale T dudit canal 1. Cette eau peut être de l'eau douce ou de l'eau de mer. Ce flux d'eau circule à une vitesse d'avancement ajustable fonction notamment de la quantité de flux de fluide prélevée dans la section terminale T du canal et de la quantité de flux de fluide introduite dans la section d'entrée E du canal 1. Ce flux forme un courant d'eau dont le sens est indiqué par une flèche à la figure unique.

De préférence, les moyens de circulation du flux de fluide dans le canal 1 sont constitués d'une pompe dite de relevage disposée entre section terminale T et section d'entrée E du canal. Cette pompe aspire le flux de fluide dans la section terminale T du canal et le refoule dans la section d'entrée E dudit canal de telle sorte que le circuit de circulation du flux de fluide dans ledit canal est un circuit fermé. De ce fait, un apport supplémentaire en eau n'est pas nécessaire sauf lorsque des conditions climatiques exceptionnelles nécessitent de compenser l'évaporation naturelle trop importante pour maintenir un niveau d'eau acceptable.

Au voisinage de sa section d'entrée E, le canal 1 comporte une première section 2 aménagée pour recevoir les effluents et/ou les déchets d'origine industrielle et/ou domestique.

Dans le cas où cette installation est destinée à fonctionner avec du lisier, la section 2 de canal, agencée pour recevoir des effluents et/ou des déchets d'origine industrielle et/ou domestique, est constituée d'une portion de canal équipée à son voisinage d'un réservoir 3 de stockage desdits déchets et/ou effluents et de moyens d'introduction du contenu dudit réservoir dans le canal à un débit prédéterminé ajustable. Le lisier, contenu dans le réservoir, a fait l'objet d'un prétraitement. Au cours de ce prétraitement, le lisier est séparé en une phase liquide apte à être introduite dans ledit canal et une phase plus ou moins solide composée de particules grossières. Cette derniere phase ne peut pas être traitée par l'installation objet de l'invention car les grosses particules décanteraient au fond du canal en formant des agrégats longs à se dégrader. Cette séparation de phases est bien connue à ceux versés dans cet art. Elle peut être réalisée notamment par décantation gravitaire, par centrifugation, bien que cette technique nécessite un investissement lourd, ou par floculation suivie d'une décantation. La phase liquide du lisier est ainsi stockée dans le réservoir 3 avant d'être introduite à un débit ajustable dans la section 2 du canal 1 située au voisinage de la section d'entrée E dudit canal 1 en aval de cette dernière. Cet ajustement du débit d'apport en lisier peut s'effectuer par des moyens mécaniques dotés ou non d'une source d'énergie quelconque. L'ajustement du débit d'incorporation du lisier dans le canal s'effectue à partir d'un certain nombre de paramètres, tels que l'analyse de la composition du lisier lui-même, l'analyse de l'eau, son débit, la mesure de la température, de l'éclairement, etc. En général, le lisier déversé dans le canal est asservi au débit d'eau circulant par pompage dans le canal pour garantir une parfaite dilution du lisier dans l'eau et obtenir un flux de fluide circulant dans le canal de composition toujours sensiblement identique et homogène.

Le canal 1 comporte encore, disposée en aval de la section 2 agencée pour recevoir ledit lisier, une section 4 de canal apte à la culture d'algues. Cette section 4 de canal apte à la culture d'algues est constituée d'une portion de canal équipée de moyens favorisant la culture d'algues. Ces moyens qui favorisent la culture d'algues peuvent être constitués notamment de moyens d'apport en CO dans le canal, de moyens d'ensemencement d'algues dans le canal et de moyens de contrôle de paramètres tels que le pH ou la turbidité du flux de fluide (eau + lisier) circulant à l'intérieur de ladite section 4 du canal. En effet, dans cette section 4 du canal, les algues vont se développer en éliminant les éléments polluant contenus dans le lisier, en particulier l'azote et le phosphore. Dans les cultures intensives de micro-algues, le gaz carbonique est très rapidement consommé par ces végétaux qui l'utilisent pour réaliser la photosynthèse. Ce gaz est donc indispensable à la croissance des micro-algues. En conséquence, pour obtenir et maintenir de fortes densités d'algues et par conséquent une bonne élimination des déchets apportés, il est nécessaire d'apporter du gaz carbonique aux cultures.

Selon une disposition, cet apport peut s'effectuer en insufflant, à l'aide d'un compresseur, de l'air enrichi en
CO au moyen par exemple d'un tube percé de trous placé au fond du canal 1 et sur la longueur de la section 4 réservée à la culture d'algues. Ce même tuyau peut être également utilisé pour le brassage de la culture par une insufflation d'air. Selon une autre disposition, le gaz carbonique peut être amené par l'apport d'une substance carbonée (sang ou autres déchets organiques). Bien évidemment, la quantité de gaz carbonique apporté peut être ajustée en fonction notamment du pH mesuré dans ladite section. Dès que le pH dépasse 8,3, il n'y a plus de gaz carbonique dans l'eau et un apport doit être effectué. Les apports de gaz carbonique n'ont en conséquence pas besoin d'être continus. De même, ces apports doivent être réglés en fonction de la température et de l'ensoleillement sachant que le gaz carbonique se dissout d'autant plus difficilement dans l'eau que la température est élevée. Pendant la nuit, des apports de gaz carbonique sont inutiles puisqu'il n'y a pas de photosynthèse. Il y a au contraire production de ce gaz dû à la respiration des algues.

Pour apprécier la densité de la culture d'algues, on peut procéder à un examen de la couleur verte de l'eau. L'eau doit avoir une teinte vert foncé en condition idéale de culture. Ces contrôles peuvent être complétés par d'autres mesures telles que notamment la mesure de la teneur en azote ammoniacal du flux. A partir de cette mesure, il sera possible de déterminer la quantité de lisier qu'on peut continuer à introduire dans ledit canal. En effet, plus la teneur en azote ammoniacal est importante, plus les apports en lisier dans la section 2 amont doivent être réduits.

Cette section 4 propre à la culture d'algues n'est pas une portion de canal définie avec précision sur le plan dimensionnel. Cette section 4 commence en aval du point d'introduction de lisier dans le canal. Cette section 4 est à géométrie variable, en fonction de la qualité de la culture et de son ampleur. Elle pourra donc s'étendre sur une surface d'eau plus ou moins importante.

Au bout d'un certain temps réglable, en fonction notamment de la longueur de la section 4, du débit de flux de fluide liquide aqueux se déversant dans le canal, du débit de lisier introduit dans ledit canal, une tranche T du flux de fluide chargé en algues parvient dans une section 5 du canal dite section apte à l'élevage et à la récolte des daphnies. Cette section 5 est constituée d'une portion de canal équipée de moyens d'introduction des daphnies dans le canal à une quantité ajustable et de moyens de récolte desdits crustacés à une quantité également ajustable. En effet, dans cette section 5, les daphnies se reproduisent et se développent en fonction de la teneur en algues du flux de fluide apporté. Un écoulement relativement long dans cette section 5 assure une bonne élimination des algues par les daphnies. Toutefois, pour ce faire, il est nécessaire de quantifier la quantité de daphnies contenues dans ladite section 5. Généralement, pour permettre le réglage de ces paramètres d'introduction de crustacés et de récolte desdits crustacés, on mesure de manière régulière l'effectif des daphnies dans l'eau. Généralement, l'effectif doit être compris entre 500 et 1 000 daphnies par litre d'eau.

La récolte des daphnies peut s'effectuer par prélèvement continu ou discontinu au moyen de dispositifs filtrants d'échantillons contenus dans ladite section 5 d'élevage et de récolte des daphnies. Généralement, la section 5 du canal 1 apte à l'élevage et à la récolte des crustacés planctoniques présente une surface en eau au moins égale à 25 % de la surface totale du canal. La section 4 du canal apte à la culture d'algues présente quant à elle une surface en eau au moins égale à 45 % de la surface totale du canal.

Pour optimiser la croissance des algues et le développement des daphnies, la section 4 de culture d'algues et la section 5 d'élevage des crustacés sont séparées par un filtre 7 et/ou un écran. De ce fait, on empêche le déplacement à contre-courant des crustacés planctoniques en direction de la section d'algues. En effet, un écran disposé à la surface de l'eau crée dans ledit canal une zone noire. Les daphnies détestant ce type de zone ne seront pas tentées d'y pénétrer. Si l'utilisation d'un filtre est retenue, dans ce cas, le filtre est choisi de manière telle qu'il permet le passage des algues mais empêche tout passage des daphnies. La section 5 d'élevage des daphnies se prolonge par une section 6 de canal agencée pour la filtration du flux de fluide chargé successivement en lisier puis en algues puis en crustacés planctoniques.

Cette section 6 de filtration du flux de fluide est constituée d'une portion de canal recouverte d'un lit de sable à travers lequel le flux de fluide percole avant de parvenir dans la section terminale T dudit canal où il est pompé pour être réintroduit dans la section d'entrée dudit canal. Du fait de la présence du lit de sable, il existe une différence de niveau entre la section d'entrée et la section terminale du canal 1. Bien évidemment, tout autre dispositif de filtration peut être envisagé en remplacement d'un lit de sable. Un tel dispositif peut par exemple être constitué d'une machine de filtration à travers laquelle le flux de fluide circule et est filtré avant d'être rejeté dans le canal.

Grâce à une telle installation où l'eau est réutilisée par ladite installation, les besoins en eau sont faibles. Ces besoins en eau sont importants uniquement au moment du remplissage dudit canal. Il suffit ensuite de compenser les pertes par évaporation, ces pertes dépendant des conditions climatiques locales. Par ailleurs, il n'y a pas de risque de pollution de l'environnement puisqu'il n'y a pas de rejet d'eau dans l'environnement. Le seul cas où des rejets sont envisageables est celui de fortes pluies. Il doit alors être prévu un fossé disposé au voisinage du canal et dans lequel vient se déverser le trop plein de la section terminale dudit canal. Du fait que l'ensemble des paramètres d'une telle installation sont parfaitement ajustables, on optimise de manière aisée chacun des paramètres de manière à augmenter le rendement d'une telle installation. Par ailleurs, la conception linéaire d'une telle installation garantit que chaque tranche d'eau du flux de fluide liquide parcourant ledit canal est soumise à l'ensemble des étapes décrites ci-dessus par traversée desdites sections. C'est cette même conception linéaire qui permet d'établir une corrélation entre lesdits paramètres et donc un ajustement plus fin.

Pour assurer l'étanchéité et faciliter le nettoyage d'un tel canal ainsi que pour éviter tout risque de pollution, la section 2 destinée à être alimentée en lisier et la section 4 de culture d'algues présentent un fond de canal recouvert d'une membrane. Les berges du canal présentent sur toute la longueur du canal une pente de l'ordre de 45 degrés. Selon une autre réalisation possible, les berges du canal sont constituées de parois en béton ou en tout autre matériau rigide et étanche. En ce qui concerne la section 5 du canal réservée à l'élevage des daphnies, il est préférable, si le terrain est perméable, de bien compacter le fond de cette section et d'apporter une couche d'argile sur 10 cm d'épaisseur environ.

On sait qu'il faut environ 1 m de culture d'algues pour recycler 1 m de lisier par an. Connaissant le volume de lisier à traiter, il est donc possible de définir le volume de culture d'algues nécessaire. A partir de ce volume, on définit les différentes dimensions du canal et la surface en eau nécessaire pour les cultures d'algues, les cultures de daphnies, etc.

Bien évidemment, cette installation ne fonctionnera pas de la même manière en été et en hiver. En effet, en hiver, les conditions étant moins clémentes, la prolifération des algues est ralentie. Il doit donc en être tenu compte au niveau de la valeur du débit de fluide aqueux déversé dans le canal et par suite au niveau du débit de flux de lisier déversé dans le canal. Pour autoriser un fonctionnement en continu de l'installation pendant toute l'année, il est préférable de recouvrir la surface du canal au moyen d'une couverture réalisée en un matériau translucide ou transparent. Grâce à cette couverture, un chauffage et par suite une meilleure régulation de la température de l'eau sont envisageables. De même, l'éclairement naturel peut être complété par un éclairement artificiel. Il est à noter que, pour accélérer la vitesse d'avancement du flux de fluide dans le canal, on peut augmenter l'efficacité de la pompe par un écoulement gravitaire. Cet écoulement gravitaire peut être obtenu par exemple soit par construction du canal avec un fond en pente soit par la mise en place de déversoirs entre lesdites sections.

L'intérêt d'une telle installation, et en particulier de sa conception linéaire, est de pouvoir gérer à souhait les différents paramètres et de tenir compte des différences saisonnières. Par ailleurs, cette installation qui nécessite peu d'investissement lourd peut être installée directement à côté d'une source de déchets, telle qu'un élevage.

Claims (11)

1. REVENDICATIONS 1. Installation biologique d'élevage de crustacés planctoniques, en particulier de daphnies, à partir d'effluents liquides et/ou de déchets d'origine domestique et/ou industrielle tels que la fraction liquide de lisier, installation caractérisée en ce qu'elle est constituée d'un canal (1), équipé de moyens de circulation unidirectionnelle d'un flux de fluide aqueux de la section d'entrée (E) vers la section terminale (T) dudit canal (1) à une vitesse d'avancement ajustable fonction au moins d'une part de la quantité de flux de fluide prélevée dans la section terminale (T) du canal (1) et d'autre part de la quantité de flux de fluide introduite dans la section d'entrée (E) du canal, le canal (1) étant aménagé pour permettre la circulation du flux de fluide à travers successivement au moins une section (2) du canal (1) agencée pour recevoir des effluents liquides et/ou des déchets d'origine industrielle et/ou domestique, une section (4) de canal apte à la culture d'algues, une section (5) de canal propre à l'élevage et à la récolte des crustacés planctoniques et une section (6) agencée pour la filtration du flux de fluide chargé successivement en déchets, puis en algues, puis en crustacés planctoniques.
2. 2. Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens de circulation du flux de fluide dans ledit canal sont constitués d'une pompe aspirant le flux de fluide dans la section terminale (T) du canal (1) et refoulant ledit flux de fluide dans la section d'entrée (E) du canal de telle sorte que le circuit de circulation de flux de fluide dans ledit canal est un circuit fermé.
3. 3. Installation selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que la section (2) de canal agencée pour recevoir des effluents liquides et/ou des déchets d'origine industrielle et/ou domestique est constituée d'une portion de canal équipée à son voisinage d'un réservoir (3) de stockage desdits déchets et/ou effluents liquides et de moyens d'introduction du contenu dudit réservoir (3) dans le canal (1) à un débit prédéterminé ajustable.
4. 4. Installation selon l'une des revendications l à 3, caractérisée en ce que la section (4) de canal apte à la culture d'algues est constituée d'une portion de canal équipée de moyens favorisant la culture d'algues.
5. 5. Installation selon la revendication 4, caractérisée en ce que lesdits moyens favorisant la culture d'algues sont constitués de moyens d'apport en CO dans le canal, de moyens d'ensemencement d'algues dans le canal et de moyens de contrôle de paramètres, tels que le pH ou la turbidité, du flux de fluide circulant à l'intérieur de ladite section (4) du canal.
6. 6. Installation selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que la section (5) apte à l'élevage et à la récolte de crustacés planctoniques est constituée d'une portion de canal équipée de moyens d'introduction de crustacés dans le canal à une quantité ajustable et de moyens de récolte desdits crustacés à une quantité ajustable.
7. 7. Installation selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que la section (5) de canal apte à l'élevage et à la récolte des crustacés planctoniques présente une surface en eau au moins égale à 25 % de la surface totale du canal (1).
8. 8. Installation selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que la section (4) de canal apte à la culture d'algues présente une surface en eau au moins égale à 45 % de la surface totale du canal (1).
9. 9. Installation selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que la section (6) de filtration dudit flux de fluide est constituée d'une portion de canal recouverte d'un lit de sable à travers lequel le flux de fluide percole avant de parvenir dans la section terminale (T) dudit canal (1).
10. 10. Installation selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisée en ce que la section (4) de culture d'algues et la section (5) d'élevage des crustacés sont séparées par un filtre et/ou un écran pour empêcher le déplacement à contre-courant des crustacés planctoniques en direction de la section d'algues.
11. 11. Installation selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisée en ce que la surface du canal est recouverte au moyen d'une couverture réalisée en un matériau translucide ou transparent.