Canadian Patents Database / Patent 2488786 Summary

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Claims and Abstract availability

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  • At the time of issue of the patent (grant).
(12) Patent: (11) CA 2488786
(54) English Title: PROCESS FOR TREATMENT OF HEAVY EFFLUENT
(54) French Title: PROCEDE D'EPURATION D'EFFLUENTS A FORTE CHARGE
(51) International Patent Classification (IPC):
  • C02F 9/14 (2006.01)
  • A01C 3/00 (2006.01)
  • B01D 29/00 (2006.01)
  • B01D 37/03 (2006.01)
  • C02F 3/02 (2006.01)
  • C02F 9/02 (2006.01)
(72) Inventors :
  • CHABOT, ROCH (Canada)
  • ZEGAN, DAN (Canada)
  • DUTIL, CAMIL (Canada)
(73) Owners :
  • INSTITUT DE RECHERCHE ET DE DEVELOPPEMENT EN AGROENVIRONNEMENT INC. (IRDA) (Canada)
(71) Applicants :
  • ENVIROGAIN INC. (Canada)
(74) Agent: ROBIC
(74) Associate agent:
(45) Issued: 2006-07-11
(22) Filed Date: 2004-12-23
(41) Open to Public Inspection: 2005-03-15
Examination requested: 2004-12-23
(30) Availability of licence: N/A
(30) Language of filing: French

English Abstract

This invention is related to a process for treating effluent, animal dejections, muds, industrial or agro-alimentary waste. More specifically, the treatment process is characterised in that the effluent is subjected to two successive stages, namely a biological treatment followed by a solid-liquid separation. The result of these two stages is obtaining on the one hand, a stabilised, partly dehydrated bio-solid rich in fertilisation matter and on the other hand, purified, deodorised water.


French Abstract

La présente invention se rapporte à un procédé pour le traitement d'effluents, déjections animales, boues, ou rejets industriels ou agrolimentaires. Plus précisément le procédé de traitement est caractérisé en ce que les effluents sont soumis à deux étapes successives, soient un traitement biologique suivi d'une séparation solide- liquide. Ces deux étapes permettent d'obtenir d'une part un biosolide stabilisé, partiellement déshydraté et riche en matières fertilisantes et d'autre part une eau épurée et désodorisée.


Note: Claims are shown in the official language in which they were submitted.




REVENDICATIONS:
1. Procédé pour le traitement des effluents à forte charge, ledit traitement
comprenant deux étapes successives:

a) soumettre les effluents à un traitement biologique d'épuration en condition
aérobie pour permettre d'éliminer partiellement ou complètement au moins les
germes pathogènes, les odeurs ou pour concentrer dans une biomasse stabilisée
les matières en suspension, la charge polluante carbonée, azotée et
phosphatée;
et

b) soumettre les effluents traités à l'étape a) à une séparation solide-
liquide de
type passif ou de type assisté mécaniquement, à travers un gâteau formé des
fibres primaires originant des effluents pour obtenir une fraction solide
séparée
de la fraction liquide desdits effluents traités;
caractérisée en ce que les effluents à forte charge ne sont pas préalablement
débarrassés de
leurs particules fibreuses.

2. Le procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la séparation
solide-
liquide est de type passif.

3. Le procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le traitement
biologique d'épuration comprend le maintien en suspension des particules dans
la fraction
liquide de l'effluent par un système mécanique ou par un système d'aération.

4. Le procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le traitement
biologique d'épuration est réalisé par certains microorganismes présents dans
les effluents
avant le traitement, ou par un ajout de microorganismes durant le traitement.

5. Le procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'un agent
floculant est
ajouté aux effluents traités à l'étape a).

-14-



6. Le procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'agent
floculant est
au moins un produit sélectionné d'un groupe constitué par du chitosan, du
polyacrylamide,
des sels de métaux plurivalents, des argiles et dérivés de ceux-ci.

7. Le procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le gâteau est
formé
sur une membrane perméable ou un matériau poreux.

8. Le procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que la membrane
perméable est en forme de sac.

9. Le procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que la membrane ou
le
matériaux poreux ont une porosité variant entre 20 et 500 µm.

10. Le procédé selon la revendication 1, caractérisée en ce que la séparation
solide-
liquide est réalisée avec un dispositif filtrant de type assisté
mécaniquement.

11. Le procédé selon la revendication 2, caractérisée en ce que les effluents
de
l'étape a) sont constitués de boues, de déjections animales, de rejets
industriels ou
agroalimentaires.

12. Le procédé selon la revendication 2, caractérisée en ce que la charge des
effluents de l'étape a) est constituée au moins de matières organiques ou
minérales.

13. Un système pour le traitement des effluents à forte charge comprenant
- un conteneur pour traitement biologique d'épuration en condition aérobie des
effluents ; et
- un dispositif filtrant permettant la formation d'un gâteau de fibres
primaires
originant des effluents et y étant disposé de manière à avoir une action
filtrante
lors du passage des effluents à travers lui, et obtenir une fraction solide
séparée
de la fraction liquide desdits effluents traités.


-15-




14. Le système de la revendication 13, caractérisé en ce que en ce que les
effluents
sont constitués de boues, de déjections animales, de rejets industriels ou
agroalimentaires.

15. Le système de la revendication 13, caractérisé en ce que le conteneur est
une
fosse déjà existante sur un site de production de la solution à forte charge,
ou est un
conteneur distinct de ladite fosse.

16. Le système de la revendication 13, caractérisé en ce que en ce que le
dispositif filtrant est une membrane ou un matériau poreux.

17. Le système de la revendication 16, caractérisé en ce que en ce que la
membrane est un sac.



-16-

Note: Descriptions are shown in the official language in which they were submitted.

CA 02488786 2005-11-04
PROCÉDÉ D'ÉPURATION D'EFFLUENTS Ä FORTE CHARGE.
DESCRIPTION
Domaine de l'invention
La présente invention se rapporte à un procédé pour le traitement complet des
déjections animales liquides dont le lisier de porc. Le procédé peut
s'appliquer aussi bien
pour le traitement des effluents organiques à forte charge résultant
d'applications
industrielles et d'autres applications agricoles ou agro-alimentaires. Ce
procédé complet
est dit simplifié parce qu'il se réduit à seulement deux principales étapes de
traitement par
rapport aux autres procédés complet disponibles sur le marché qui comportent
généralement plusieurs étapes complexes. Plus précisément le procédé de
traitement est
caractérisé en ce que les déjections animales ou tout autre effluent à forte
charge sont
soumises à une succession de deux étapes, soient un traitement biologique et
une filtration.
Ces deux étapes permettent d'obtenir d'une part un biosolide stabilisé,
partiellement
déshydraté et riche en matières fertilisantes et d'autre part une eau épurée
et désodorisée.
L'invention apporte des simplifications techniques et une solution économique
aux
problèmes de gestion environnementale des déjections animales pour les fermes
de
moyenne et de petite envergure ainsi que pour tout autre type d'entreprise de
moyenne et
de petite envergure générant des effluents à forte charge.
Description de l'art antérieur
Il existe une panoplie de techniques de traitement complet des effluents à
forte
charge et en particulier destinés aux déjections des animaux d'élevage. La
majorité de ces
techniques utilisent la récupération des déjections de manière que les feces,
les urines et
les eaux de lavage soient évacués ensemble du local d'élevage, étant
mélangées, pour être
soumises à des traitements ultérieurs ou utilisés pour stockage et/ou pour
épandage
ultérieur sur des terrains agricoles. Les déjections ainsi récupérées
communément appelé
lisier, sont soumises premièrement, selon les techniques de traitement
complètes actuelles,
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CA 02488786 2005-11-04
à une étape primaire de séparation solide-liquide, réalisée par des
séparateurs à lisier de
type presse-à-vis, décanteur centrifuge, tamis variés (rotatif, inclinés,
vibrants, etc.) ou par
décantation par voie physico-chimique, suivie d'une deuxième étape d'épuration
de la
partie liquide qui consiste généralement en un traitement biologique de
purification de type
aérobie et/ou anaérobie qui élimine en bonne partie les germes pathogènes, les
matières en
suspension, la charge polluante carbonée, azotée et phosphatée et transforme
les composés
odorants et instables en une biomasse désodorisée et stabilisée (liqueur
mixte). Pour
réduire les volumes de biomasse à gérer, il est nécessaire d'utiliser ensuite
une étape
secondaire de séparation solide-liquide en utilisant un système de filtration
de la biomasse
par des presse à bandes, tambours sous vide, décanteurs centrifuges, ou par
décantation.
Comme étapes finales on retrouve la stabilisation de la partie solide
(biologique, chimique
ou thermique) et le traitement tertiaire (polissage) de la partie liquide
(chimique, physique,
UV, électrochimique, membranaire ou autres). Ces procédés de traitement, le
plus souvent
axés sur des systèmes biologiques avec différentes étapes en amont et en aval,
sont connus
dans l'art.
Il y a aussi des procédés de traitement réalisés sans utiliser une étape de
traitement biologique. Dans le cadre des traitements complets les étapes de
séparation
solide-liquide primaires et secondaires réalisées selon les méthodes actuelles
ont un impact
négatif sur le traitement pour les entreprises de petite et moyenne envergure,
qu'elles
soient agricoles, industrielles ou agro-alimentaires. Cet impact négatif
s'explique par les
coûts des équipements et d'opération qui sont prohibitifs pour de faibles
volumes
d'effluents à gérer.
Il existe aussi de nombreuses techniques de traitement partiel des déjections
des
animaux d'élevage ou d'autres effluents à forte charge qui sont réalisées en
utilisant une
des étapes présentées plus haut ou une combinaison de ces étapes. On entend
par
traitement partiel un traitement qui ne réalise pas entièrement au moins une
des résultats
suivants: i) d'épuration de la charge organique (DCO et MES) et minérale
(azote total et
phosphore total) des liquides à au moins 95%; ü) de désinfection ou
l'hygiénisation des
liquides épurés (abattement des coliformes fécaux à moins de 200 UFC/100 ml);
iii)
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CA 02488786 2004-12-23
d'enlèvement quasi-complet des odeurs de la fraction liquide; et iv) de
stabilisation des
biomasses récupérées.
Les schémas de fonctionnement des traitement partiels sont souvent très
complexes avec un grande nombres d'étapes de traitement et les coûts des
équipements et
d'opération restent élevés compte tenu que leurs efficacité est limitée. En
effet, l'objectif
d'obtenir d'une part un biosolide stabilisé et déshydraté et riche en matières
fertilisantes et
d'autre part une eau épurée et désodorisée ne se réalise que partiellement.
Les systèmes biologiques de type nitrification-dénitrification figurent parmi
les
plus utilisés dans traitements partiels de purification des eaux usées, des
lisiers ou autre
effluents à fortes charges. Un effluent à forte charge organique se
caractérise par des
teneurs en demande chimique en oxygène (DCO), demande biochimique en oxygène
(DBOS) et en matières en suspension (MES) très élevées. Ces teneurs à forte
charge sont
généralement supérieures à 3000, 1500 et 2000, respectivement (en mg/L), mais
pouvant
également dépasser les valeurs respectives de 50000, 25000 et 30000 dans le
cas des lisiers
issus des déjections animales. Ces fortes charges organiques sont généralement
accompagnées de fortes concentrations, quoique très variables, en éléments
nutritifs,
germes pathogènes, etc.
Il est connu dans l'art certaines solutions comprenant un seul ou plusieurs
bioréacteurs de type nitrification-dénitrification, avec divers améliorations:
Les
membranes séparatrices, le media support pour les microorganismes fixés, le
contrôle par
automation des séquences de nitrification-denitrification en fonction de la
charge
organique sont décrites sous différentes configurations. Malgré toutes ces
améliorations et
la complexité des équipements utilisés, le traitement biologique de type
nitrification-
dénitrification, à lui seul, ne réalise qu'en partie les objectifs d'un
purification efficace.
Parmi les traitements partiels pour les déjections des animaux, la séparation
solide-liquide par filtration passive des lisiers utilisant les sacs géants
fabriqués en
matériaux poreux de type géotextile, est une application utilisée pour réduire
les coûts
d'investissement du traitement. Cette technique exige de grandes quantités
d'agents
floculants en production animale, ce qui réduit le potentiel de
commercialisation des
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CA 02488786 2005-11-04
solides et augmente les coûts d'opération par rapport à la gestion
conventionnelle des
déjections animales par épandage sur les sols. Également, cette méthode ne
permet pas,
comme la plupart des traitements partiels, de réduire significativement les
organismes
pathogènes et n'assure pas de véritable contrôle des odeurs.
Les technologies de traitement complet ou partiel pour les déjections des
animaux les plus répandues dans le monde, en terme de nombre d'installations
opérationnelles, sont celles qui utilisent les méthodes de séparation primaire
mécanique et
le traitement aérobie des lisiers par nitrification-dénitrification. Ces
technologies sont
intéressantes sur le plan économique pour des installations individuelles ou
regroupées
permettant de traiter au moins 20 mètres cubes par jour de déjections sous
forme de lisier.
Pour les élevages ayant environ 20 mètres cubes par jour et moins et ne
pouvant se
regrouper pour réaliser un traitement collectif complet d'envergure, il est
difficile de traiter
les déjections par ces méthodes à un coût raisonnable.
L'invention vise donc la réalisation d'un procédé de traitement biologique
complet ne comportant pas les inconvénients de l'art antérieur et qui soit
apte à traiter
efficacement un effluent à forte concentration en matières organiques, tels
que les lisiers
issus des déjections animales, avec des moyens simples et peu onéreux en
utilisant un
nombre réduits d'étapes de traitements et en éliminant l'utilisation des
équipements
complexes et dispendieuses .
SOMMAIRE DE L'INVENTION
Selon un premier aspect de l'invention, l'effluent à traiter, à forte charge
organique, est soumis successivement à une série simplifiée de deux étapes,
soient le
traitement biologique aérobie à forte charge organique suivi de la séparation
de phase
solide-liquide. De préférence, cette séparation de phase solide-liquide peut
être de type
filtration passive ou assistée mécaniquement.
La filtration passive se définie par la séparation de constituants d'un
mélange
solide-liquide par passage à travers un milieu filtrant en utilisant
principalement la force
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gravitationnelle, pouvant être assistée par une pression différentielle. Elle
inclue autant
l'utilisation de tamis variés que de géotextiles, de membranes ou de milieux
poreux, qu'ils
soient organiques, minéraux ou synthétiques.
La filtration assistée mécaniquement réalise pour sa part la séparation des
constituants du mélange solide-liquide à l'aide d'équipements mécaniques comme
des
presses spécialisées (à vis, à bandes, à sabot, rotatifs, etc.), des filtres à
bande, des
décanteurs centrifuges, des tambours sous vide, etc.. Toutefois, ces
équipements, par leur
complexité et leur coûts relativement élevé, réduisent l'efficacité économique
des
traitements pour les petites entreprises bien qu'ils peuvent s'avérer
économiquement
performant pour les moyennes entreprises.
Un effluent à forte charge organique se caractérise par des teneurs en demande
chimique en oxygène (DCO), demande biochimique en oxygène (DBOS) et en
matières en
suspension (MES) très élevées. Ces teneurs à forte charge sont généralement
supérieures à
3000, 1500 et 2000, respectivement (en mg/L), mais pouvant également dépasser
les
valeurs respectives de 50000, 25000 et 30000 dans le cas des lisiers issus des
déjections
animales. Ces fortes charges organiques sont généralement accompagnées de
fortes
concentrations, quoique très variables, en éléments nutritifs, germes
pathogènes, etc.
Selon l' invention, le procédé de traitement des effluents à forte charge est
réalisé sans appliquer l'étape primaire de séparation de phase solide-liquide,
ou de sorte
qu'un quelconque traitement ou conditionnement primaire, s'il y a lieu, laisse
passer la
majorité des particules fibreuses et grossières contenues dans l'effluent.
Ainsi, l'invention
se caractérise par un effet synergique qui résulte de l'intégration de l'étape
de traitement
biologique aérobie et de l'étape de filtration passive ou assistée
mécaniquement en
exploitant la présence des particules fibreuses et grossières qui n'ont pas
été séparées par
des traitements antérieures.
Selon l'une des réalisations principales de l'invention, l'étape de traitement
biologique comprend au moins un bioréacteur aérobie avec ou sans support à
bactéries
fixées, par exemple de type nitrification-dénitrification, filtre à lit
ruisselant, RBS, etc.. Ce
bioréacteur est réalisé selon les techniques connues tenant compte du fait que
l'effluent est
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caractérisé par une forte charge organique pour subvenir au maintient des
conditions
aérobies, peuvent inclure n'importe laquelle des méthodes de réalisation
connues, telles
que: des turbines de fond ou de surface, des procédés combinant pompage et
tubes venturi,
des installations et des dispositifs de diffusion à fine, moyennes ou grosses
bulles, des
mélangeurs mécaniques, des systèmes de ruissellement, etc. Ces techniques
visent à
s'assurer que la biomasse est suffisamment oxygénée et reste homogène pendant
toute la
durée de cette étape de traitement sans qu'il n'y ait de sédimentation ainsi
que on élimine
en bonne partie les germes pathogènes, les matières en suspension, la charge
polluante
carbonée, azotée et phosphatée et on transforme les composés odorants et
instables en une
biomasse désodorisée et stabilisée (liqueur mixte). .
Selon une autre réalisation principale, l'étape de la filtration passive est
réalisée
en utilisant une série d'au moins un sac géant de filtration fabriqués en
matériaux poreux
de type géotextile, avec des ouvertures de maille pouvant varier de 20 à 500
p.m mais
préférablement de 50 à 75 pm de maille. Ce sac de filtration est
préférentiellement
composé d'un matériel tissé et non dégradable de type polyéthylène,
polyesters, etc.. Les
sacs de filtration assument à la fois le rôle de la filtration et celui d'un
entreposage
temporaire pouvant s'étendre jusqu'à plus d'un an.
Selon une variante des réalisations principales, l'étape de la filtration
assistée
mécaniquement est réalisée en utilisant par exemple un décanteur centrifuge
qui assure
également la synergie des deux étapes qui caractérise l'invention. Cette
variante requière
toutefois un lieu de disposition en flux tendu pour les biosolides ou
l'aménagement d'une
surface d'entreposage temporaire.
Selon un aspect principal de l'invention, le procédé se caractérise par la
mise en
valeur des particules fibreuses des lisiers ou des autres effluents fortement
chargés. Ces
particules, qui ne sont pas dégradées par le traitement biologique, agissent
comme agent
structurant lors de l'étape de la séparation de l'effluent traité par
filtration passive ou
assistée mécaniquement. Ces fibres permettent la formation d'un gâteau
dynamique qui, à
son tour, permet de séparer efficacement le liquide épuré de la biomasse
solide stabilisée
dans le bioréacteur. Par la formation de ce gâteau de particules fibreuses, le
taux de
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captation des matières organiques et fertilisantes dans le sac augmente de
façon importante
car elles sont retenues plus facilement tout en permettant le drainage de
l'eau épurée issue
du traitement biologique. Ce phénomène détermine aussi la réduction et, dans
certains cas,
l'élimination totale des agents floculants normalement nécessaires pour
réaliser
efficacement la séparation solide-liquide. Les agents floculants peuvent
inclure les
différents types de polymères organiques (polyacrylamides, chitosanes, etc.),
des sels des
métaux plurivalents (Fe2+, Fe3+, AI3+, Ca2+, Mga+, etc.), des argiles, des
composés à base
d'argiles, etc.
Selon une autre réalisation de l'invention, le sac de filtration passive est
installé
à l'extérieur ou sous un abri, sur une surface étanche permettant de
recueillir le filtrat pour
le canaliser vers l'entreposage ou le lieu de disposition final. Sous des
conditions
climatiques très froides ou pour favoriser la déshydratation par évaporation,
le sac pourra
être installé dans une serre de façon à bénéficier de l'énergie solaire. Cette
source
d'énergie pourra aider à éviter les périodes de gel trop prolongés ou pourra
être combinée à
un système d'échange de chaleur pour accentuer la déshydratation. Le sac de
filtration
pourra également être disposé dans un abri isolé pouvant être chauffé.
Selon un autre aspect de l'invention, les solides stabilisés et partiellement
déshydratés peuvent subir une transformation par compostage pouvant aller
jusqu'au
séchage et à la granulation. Ces étapes pouvant être réalisées selon les
différentes
méthodes connues, sur le site de production ou en usines centralisées.
Selon un autre aspect de l' invention, la partie liquide épurée peut, si
nécessaire,
subir un traitement tertiaire pour sa désinfection et son épuration avancée
dans le but d'une
réutilisation pour fins de lavage et/ou de rinçage des dalots du bâtiments (ce
qui permet de
contrôler les odeurs à l'intérieur du bâtiment d'élevage), ou encore pour
rencontrer les
critères de rejet en milieu naturel ou pour tout autres usages. Ce traitement
tertiaire peut
comprendre un procédé électrochimique, physique, chimique, physico-chimique,
membranaire, etc.
Selon un objectif de l'invention, ce procédé de traitement appliqué aux
déjections animales apporte des solutions techniques et économiques aux
problèmes de

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gestion environnementale des lisiers pour les fermes de petite et moyenne
envergure car
l'utilisation des équipements coûteux est éliminée ou optimisée en un seul
équipement, de
sorte que le traitement peut être réalisé par seulement deux étapes simples et
facilement
réalisables. L'application du procédé permet de réduire les volumes d'effluent
à disposer
jusqu'à plus de 85 % par rapport à une gestion par épandage des lisiers sur
des terres en
cultures et de produire une eau épurée réutilisable pour le lavage des
bâtiments. La
biomasse transformée, désodorisée et riche en matières fertilisantes constitue
un
biofertilisant de la plus haute qualité.
Suivant un autre aspect, l'invention concerne également un système pour le
traitement des
effluents à forte charge comprenant un conteneur pour traitement biologique
d'épuration
-e,
en condition aérobie' des effluents et un dispositif filtrant permettant la
formation d'un s~
gâteau de fibres primaires originant des effluents et y étant disposé de
manière à avoir une
action filtrante lors du passage des effluents à travers lui, et obtenir une
fraction solide
séparée de la fraction liquide desdits effluents traités.
BREVE DESCRIPTION DES DESSINS
La figure 1 est un schéma de principe de l'installation pour mettre en oeuvre
le
procédé de traitement des déjections animales caractérisé par un effet
synergique qui
résulte de l'intégration d'une étape de traitement biologique aérobie à forte
charge
organique et d'une étape de séparation de phase solide-liquide de type
filtration passive.
DESCRIPTION DE RÉALISATIONS PRÉFÉRENTIELLES
Nous avons découvert un effet synergique inattendu, en utilisant la
combinaison
d'une étape de traitement biologique aérobie à forte charge organique et d'une
étape de
séparation de phase solide-liquide de type filtration passive ou assistée
mécaniquement. Le
nouveau procédé de traitement des déjections animales sans séparation primaire
solide-
liquide est basée sur l'intégration des deux étapes de traitement qui
consomment moins de
substances chimiques et donnent des performances épuratoires supérieures.
_g_

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L'invention est caractérisée par l'utilisation d'un procédé de traitement des
déjections animales sans séparation primaire solide-liquide déroulé selon les
étapes
suivantes
-une première étape de traitement biologique aérobie à forte charge organique
-une seconde étape de séparation de phase solide-liquide de type filtration
passive
ou assistée mécaniquement.
L'étape de traitement biologique comprend au moins un bioréacteur aérobie
avec ou sans support à bactéries fixées, par exemple de type nitrification-
dénitrification,
filtre à lit ruisselant, RBS, etc.. Elle permet d'éliminer en bonne partie les
germes
pathogènes, les matières en suspension, la charge polluante carbonée, azotée
et phosphatée
et de transformer les composés odorants et instables en une biomasse
désodorisée et
stabilisée (liqueur mixte). La filtration passive ou assistée mécaniquement de
l'effluent
bio-traité permet d'obtenir d'une part un biosolide stabilisé et partiellement
déshydraté et
d'autre part un liquide épuré et désodorisé. Elle est réalisée en utilisant
une série d'au
moins un sac géant de filtration fabriqués en matériaux poreux de type
géotextile, avec des
ouvertures de maille pouvant varier de 25 à 200 p,m mais préférentiellement de
50 à 75 p.m
de maille. Le ou les sacs sont installés à l'extérieur sur une surface étanche
permettant de
recueillir le filtrat pour le canaliser vers un lieu d'entreposage ou de
disposition finale.
En concordance avec la Fig.l, le lisier provenant du bâtiment d'élevage A est
disposé dans une fosse à lisier brut B qui peut assurer aussi le rôle de
réservoir tampon
pour alimenter le bioréacteur aérobie de type nitrification-dénitrification 1
muni d'un
système de aération et agitation mécanique par turbines 2 qui assurent à la
fois l'aération et
le mélange dans le but de s'assurer que la biomasse est suffisamment oxygénée
et reste
homogène pendant toute la durée de cette étape de traitement sans qu'il n'y
ait de
sédimentation. L'étape de traitement biologique déroulée dans le bioréacteur 1
permet
d'éliminer en bonne partie les germes pathogènes, les matières en suspension,
la charge
polluante carbonée, azotée et phosphatée et de transformer les composés
odorants et
instables, ainsi que les germes pathogènes en une biomasse désodorisée et
stabilisée
(liqueur mixte).
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L'effluent est dirigé ensuite vers une membrane de filtration en forme de sac
3,
fabriqués en matériaux poreux de type géotextile, pour la séparation de phase
solide-
liquide passive. La faible porosité du matériel constitue une barrière
physique qui à l'aide
des particules grossières contenues dans l'effluent C, permet la création d'un
gâteau D de
façon à retenir dans le sac les matières organiques et fertilisantes tout en
assurant le
drainage de l'eau épurée issue du traitement biologique. L'effluent C qui
provient du
bioréacteur 1 contient des particules fibreuses du lisier qui n'ont pas été
dégradées par le
traitement biologique et qui agissent comme agent structurant lors de l'étape
de séparation
par filtration passive de l'effluent traité, en formant le gâteau dynamique D
qui permet de
séparer efficacement un liquide épuré de la biomasse solide stabilisée dans le
bioréacteur.
Par la formation de ce gâteau D de particules fibreuses, le taux de captation
des matières
organiques et fertilisantes dans le sac augmente de façon importante car elles
sont retenues
plus facilement tout en permettant le drainage de l'eau épurée issue du
traitement
biologique. Le sac filtrant 3 capte passivement la biomasse avec des doses
réduites
d'agents floculants ou en leur absence. Un agent floculant peut être ajouté
par un dispositif
de dosage 5, pour assurer une meilleure efficacité du processus de séparation
par filtration
passive. Il est possible d'utiliser différents types de polymères organiques
(polyacrylamides, chitosanes, etc.), des sels des métaux plurivalents (Fe2+,
Fe3+, A13+, Ca2+,
Mg2+, etc.), des argile et composés à base d'argiles, etc.
La partie liquide épurée E s'égoutte vers un lieu d'entreposage ou de
disposition finale (rejet en milieu naturel avec ou sans étape tertiaire selon
le cas).
L'égouttement de l'eau épurée se réalise sur une surface étanche 4,
préférentiellement en
béton, munie d'un système d'écoulement gravitaire ou d'un système de pompage
vers une
lagune ou un réservoir d'entreposage. La partie liquide pourra être irriguée
sur une surface
cultivée ou elle peut subir un traitement électrochimique tertiaire pour sa
désinfection et
son épuration avancée dans le but d'une réutilisation pour fins de lavage
et/ou de rinçage
des dalots du bâtiments (ce qui permet de contrôler les odeurs à l' intérieur
du bâtiment
d'élevage), ou encore pour rencontrer les critères de rejet en milieu naturel
ou pour tout
autres usages.
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CA 02488786 2005-11-04
La disposition des solides partiellement déshydratés et accumulés dans le sac
filtrant 3 peut se faire périodiquement vers un site de compostage ou vers des
receveurs
pour épandage au champ. Cette biomasse désodorisée et riche en matières
fertilisantes
constitue un biofertilisant de la plus haute qualité et pouvant facilement
être séchée et
granulé en engrais naturels ou en formulations organo-minérales.
Les particules grossières contenues dans l'effluent C, permettent la création
en
continu sur les parois de séparation de l'équipement d'un gâteau D de façon à
retenir les
matières organiques et fertilisantes dans la partie solide décantée tout en
assurant le
drainage de l'eau épurée issue du traitement biologique. L'effluent, qui
provient du
bioréacteur 1 contient des particules fibreuses du lisier qui n'ont pas été
dégradées par le
traitement biologique et qui agissent comme agent structurant lors de l'étape
de séparation
par filtration, pouvant être assistée mécaniquement, de l'effluent traité, en
formant le
gâteau dynamique D qui permet de séparer efficacement un liquide épuré de la
biomasse
solide stabilisée dans le bioréacteur.
Par la formation de ce gâteau de particules fibreuses, le taux de captation
des
matières organiques et minérales augmente de façon importante car elles sont
retenues
synergiquement plus facilement tout en permettant le drainage de l'eau épurée
issue du
traitement biologique. La biomasse est captée avec des doses réduites d'agents
floculants
ou en leur absence. Un agent floculant peut être ajouté par un dispositif de
dosage 5, pour
assurer une meilleure efficacité du processus de séparation assisté
mécaniquement. Il est
possible d'utiliser différents types de polymères organiques (polyacrylamides,
chitosanes,
etc.), des sels des métaux plurivalents (Fe2+, Fe3+, A13+, Ca2+, Mg2+, etc.),
des argile et
composés à base d'argiles, etc.. La biomasse partiellement déshydratée est
évacuée en
continu par l'équipement.
La partie liquide épurée E est acheminée vers un lieu d'entreposage ou de
disposition finale (rejet en milieu naturel avec ou sans étape tertiaire selon
le cas). La
partie liquide pourra être irriguée sur une surface cultivée ou elle peut
subir un traitement
électrochimique tertiaire pour sa désinfection et son épuration avancée dans
le but d'une
réutilisation pour fins de lavage et/ou de rinçage des dalots du bâtiments (ce
qui permet de
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CA 02488786 2005-11-04
contrôler les odeurs à l'intérieur du bâtiment d'élevage), ou encore pour
rencontrer les
critères de rejet en milieu naturel ou pour tout autres usages.
La disposition des solides partiellement déshydratés en continu ou
séquentiellement par le procédé et le système de la présente invention peut se
faire vers un
site de compostage ou vers des receveurs pour épandage au champ avec ou sans
entreposage sur le site de traitement. Cette biomasse désodorisée et riche en
matières
fertilisantes constitue un biofertilisant de la plus haute qualité et pouvant
facilement être
séchée et granulée en engrais naturels ou en formulations organo-
minérales.Selon l'une ou
l'autre des réalisations préférentielles, les performances épuratoires sont
comparables et
sont présentées au tableau 1. Pour être considéré complet, un traitement doit
épurer la
fraction liquide traitée d'au moins 95% pour la charge organique (MES et DCO)
, l'azote
total (NTK) et le phosphore total (P-tot).
EXEMPLE I
Traitement de purin
Le tableau 1 présente un exemple de bilan matière et les performances
épuratoires d'un traitement simplifié pour l'épuration complète d'un lisier de
porc réalisé
selon l'invention. Dans cet exemple les résultats correspond à un traitement
qui inclut une
étape de traitement biologique aérobie à forte charge organique et une seconde
étape de
séparation de phase solide-liquide de type filtration passive. Cette dernière
étape à été
accomplie en utilisant un sac de filtration fabriqués en matériaux poreux de
type géotextile
et plus précisément un sac modèle Géolon GT SOOTM fabriquée par la compagnie
Ten Cate
NicolonTM. Le sac de filtration est caractérisé par un débit spécifique de 813
1/min/mz, une
perméabilité de 0,040 cm/sec, une permissivité de 0,26 sec-let la dimension de
l'ouverture
apparente de 0,425mm.
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CA 02488786 2004-12-23
Tableau 1
Performances épuratoires du traitement simplifié pour l'épuration complète
d'un
lisier de porc.
Liqueur Effluent Biomasse purationContenu


Lisier Mixte filtr filtre p/r biomasse
Gsier


Volume1000Litre970 Litre834 Litre136 Litre83,4% 13,6%
:


Paramtremg/Lkg mg/L kg mg/L kg mg/L kg


MES 2400024,0 2140020,8 106,670,09 15220220,799,6% 86,1%


DCO 3600036,0 590 0,57 657 0,548180 0,0298,5% 0,1%


NTK 30003,00 1100 1,07 60 0,0507489 1,0298,3% 33,9%


N-NH4 18001,80 49 0,05 50,8 0,04234 0,0097,6% 0,3%


P-tot 1086,41,09 1120 1,09 fi3,30,0707488 1,0293,6% 93,6%


o-P 359 0,36 93 0,09 80 0,067173 0,0281,4% 6,5%


K-tot 13581,36 1400 1,36 1300 1,08 2014 0,2720,1% 20,1%


La consommation de polymère se situe entre 0 à 2 kg/ tonne de matière sèche en
utilisant la filtration passive et entre 0 à 4 kg/ tonne de matière sèche en
utilisant la
filtration assistée mécaniquement . Ce résultats confirme la synergie réalisée
en utilisant
les deux étapes successives de traitement, l'étape biologique et
respectivement l'étape de
séparation solide-liquide dans les conditions précisées dans notre invention.
En effet un
traitement de séparation solide-liquide par décantation pour le lisier brut
nécessite de 4 à
kg/ tonne de matière sèche et un traitement de séparation solide-liquide par
des boues
biologiques avec un filtre à bande consomme 4 à 8 kg/ tonne de matière sèche.
-13-

A single figure which represents the drawing illustrating the invention.

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Admin Status

Title Date
Forecasted Issue Date 2006-07-11
(22) Filed 2004-12-23
Examination Requested 2004-12-23
(41) Open to Public Inspection 2005-03-15
(45) Issued 2006-07-11

Abandonment History

There is no abandonment history.

Maintenance Fee

Description Date Amount
Last Payment 2020-10-02 $450.00
Next Payment if small entity fee 2021-12-23 $225.00
Next Payment if standard fee 2021-12-23 $450.00

Note : If the full payment has not been received on or before the date indicated, a further fee may be required which may be one of the following

  • the reinstatement fee set out in Item 7 of Schedule II of the Patent Rules;
  • the late payment fee set out in Item 22.1 of Schedule II of the Patent Rules; or
  • the additional fee for late payment set out in Items 31 and 32 of Schedule II of the Patent Rules.

Patent fees are adjusted on the 1st of January every year. The amounts above are the current amounts if received by December 31 of the current year.
Please refer to the CIPO Patent Fees web site to see the fee amounts that will be in effect as of January 1st next year.

Payment History

Fee Type Anniversary Year Due Date Amount Paid Paid Date
Special Order $500.00 2004-12-23
Request for Examination $800.00 2004-12-23
Filing $400.00 2004-12-23
Registration of Documents $100.00 2005-02-23
Final Fee $300.00 2006-04-13
Maintenance Fee - Patent - New Act 2 2006-12-27 $100.00 2006-12-12
Maintenance Fee - Patent - New Act 3 2007-12-24 $100.00 2007-12-21
Maintenance Fee - Patent - New Act 4 2008-12-23 $100.00 2008-12-17
Maintenance Fee - Patent - New Act 5 2009-12-23 $200.00 2009-10-14
Maintenance Fee - Patent - New Act 6 2010-12-23 $200.00 2010-12-06
Maintenance Fee - Patent - New Act 7 2011-12-23 $200.00 2011-09-30
Registration of Documents $100.00 2011-10-14
Maintenance Fee - Patent - New Act 8 2012-12-24 $200.00 2012-09-27
Maintenance Fee - Patent - New Act 9 2013-12-23 $200.00 2013-12-18
Maintenance Fee - Patent - New Act 10 2014-12-23 $250.00 2014-12-01
Maintenance Fee - Patent - New Act 11 2015-12-23 $250.00 2015-11-27
Maintenance Fee - Patent - New Act 12 2016-12-23 $250.00 2016-12-21
Maintenance Fee - Patent - New Act 13 2017-12-27 $250.00 2017-11-16
Maintenance Fee - Patent - New Act 14 2018-12-24 $250.00 2018-12-13
Maintenance Fee - Patent - New Act 15 2019-12-23 $450.00 2019-11-20
Maintenance Fee - Patent - New Act 16 2020-12-23 $450.00 2020-10-02
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Current Owners on Record
INSTITUT DE RECHERCHE ET DE DEVELOPPEMENT EN AGROENVIRONNEMENT INC. (IRDA)
Past owners on record shown in alphabetical order.
Past Owners on Record
CHABOT, ROCH
DUTIL, CAMIL
ENVIROGAIN INC.
ZEGAN, DAN
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Document
Description
Date
(yyyy-mm-dd)
Number of pages Size of Image (KB)
Representative Drawing 2005-02-14 1 6
Cover Page 2006-06-16 1 34
Cover Page 2005-02-25 1 33
Abstract 2004-12-23 1 13
Description 2004-12-23 13 628
Claims 2004-12-23 2 79
Drawings 2004-12-23 1 10
Claims 2005-11-04 3 88
Description 2005-11-04 13 638
Prosecution-Amendment 2005-02-11 1 12
Prosecution-Amendment 2005-05-04 2 35
Correspondence 2005-02-04 2 78
Correspondence 2005-01-18 1 30
Assignment 2004-12-23 6 158
Assignment 2005-02-23 4 270
Assignment 2004-12-23 7 207
Prosecution-Amendment 2005-11-04 19 821
Correspondence 2006-04-13 1 38
Correspondence 2008-04-15 20 906
Correspondence 2008-07-28 1 31
Assignment 2011-10-14 5 225
Correspondence 2016-05-11 3 121
Correspondence 2016-06-17 1 21
Correspondence 2016-06-17 1 23
Fees 2020-10-02 1 33