Brassage des Fumiers Semi-Liquides Provenant d'Une Etable de Bovins Laitiers Avec de l'Air Comprime

TRAVAIL DE RECHERCHE PRESENTE DANS LE CADRE DU COURS PROJECT 336-490 D

AU PROFESSEUR PIERRE J. JUTRAS PAR

DENIS MILLETTE

COLLEGE MACDONALD DE L'UNIVERSITE MCGILL Le 24 MARS 1982

ABSTRACT

A pneumatic m1x1mg system for semi-liquid manure has been studied in a cir-cular reservoir of 7,3m (24') high by 6,1m (20') in diameter. Five diffe-rent· types of nozzles have been studied. The combinations of some nozzles have also been studied. A 20 cubic meters per minute (750 cubic feet per minute) compressor has been used to deliver air to the nozzles.

From these experimentations in semi-liquid manures of about 12,8% dry matter, it has been demonstrated that mixing of this type of manure with such a system was possible without any dilution at all. Only two of the five types of nozzles have been retained. Those best nozzle shapes are equiped with a rocking vertical door.

A nozzle of that shape can mix, by itself, a 6,1m (20') diameter tank in less than three hours. A discharge of 10 cubic meters per minute (350 cubic feet per minute) gave.maximum mixing with minimum splashing.

The results presented have been obtained from a manure mass, stored for approximately one month:

LISTE DES FIGURES i i i RESUME lV ABSTRACT V REMERCIEMENTS Vl NOTATIONS V ll INTRODUCTION 1

1.0 REVUE DE LITTERATURE TECHNOLOGIQUE 2 2.0 THEORIE FONDAMENTALE DES FUt1IERS DE BOVINS 6

2.1 Principe de segregation 6

2.2 Classification des fumiers 6 2.3 Liti~re et consistance du fumier

2.4 Dilution des fumiers

7 8 2. 5 Effets agronomi ques et type d • entreposage 10

3.0 BUT ET OBJECTIFS DU PROJET

4.0 SYSTEME DE BRASSAGE DES FUMIERS AVEC DE L1

AIR COMPRIME 5.0 MATERIEL ET METHODE

5.1 Procedure experimentale generale 5.2 Procedure experimentale detaillee

5.2.1 Fumier #1 5.2.2 Fumier #2

6.0 RESULTATS

&

DISCUSSION 7.0 EXEMPLE D1

APPLICATION REELLE 7.1 Dimensions du reservoir 7.2 Agencement des buses 7.3 Procedure de brassage 13 15 15 15 17 17 21 23 36 36 38 40

TABLEAU 2.1 TABLEAU 2.2 TABLEAU 6.1 TABLEAU 7.1 TABLEAU 8.1 TABLEAU 8.7 LISTE DES TABLEAUX

Classification des fumiers selon la teneur en eau et en matieres seches

Teneur en eau des fumiers apres dilution

Efficacite des buses

Caracteristiques du troupeau pilote

Bilan economique d•une regie liquide des fumi ers

Bilan economique d•une regie semi-liquide des fumiers 7 9 28 37 42 44

FIGURE 1.1 FIGURE 1.2 FIGURE 2.1 FIGURE 2.2 FIGURE 4.1 FIGURE 5.1 FIGURE 5.2 FIGURE 5.3 FIGURE 6.1 FIGURE 6.2 FIGURE 6.3 FIGURE 7.1

Agitation pneumatique des lisiers

Buse

a gro

sses bulles ··non-clog·· Segregation des fumiers de bovins

Changement du taux de matieres seches du fumier par 1 •addition de pail le consideree

a

90% de M.S.

Systeme de brassaqe des fumiers avec de 1 •air comprime

Ferme Real

&

Rejean Bessette, St-Athanas d1

Iberville

Endroits de sondage

Debitmetre de la compagnie Western L.T.D.

Syst~me de brassage en fonctionnement

Profil de pre-homogeneisation

Debits d1_{air requis pour chaque buse}

Disposition des buses dans une fosse de 21~ 4m (7o• a··) 0 3 4 6 8 14 15 19 21 26 33 34 39

RESUME:

Un systeme d1

agitation pneumatique des fumiers semi-liquides fut etudie dans une fosse experimentale de 7,3m (241

) de hauteur par 6,1 (20

1 ) de

diametre. Cinq types differents de buses furent experimentes separement d1

une part ou combines d1

autre part

a

raison de deux buses

a

la fois. Un compresseur d'une capacite maximale de 20 metres cube par minute (750 pieds cube par minute) alimentait les buses etudiees.

Des essais dans des fumiers semi-liquides d'environ 12,8% de matieres seches

demontrerent qu'il etait effectivement possible d'homogeneiser de tels fumiers

avec de 1 'air comprime sans qu'il n'y ait eu aucune dilution prealable. Des

cinq modeles de buses etudies, deux furent retenus soit ceux avec une porte

verticale basculante.

De f o rme s i m i 1 a i re , c e s bus e s p e u vent b r a s s er ,

a

e 11 e se u 1 e s u n res er v o i r

at-teignant les 6,1m (20') de diametre en moins de trois heures. Un debit d'air

de 10 metres cubes par minute (350 pieds cubes par minute) par buse maximisait 1 'homogeneisation tout en limitant les eclaboussements.

Les resultats de cette etude furent obtenus

a

partir de fumiers entreposes

ABSTRACT

A pneumatic m1x1mg system for semi-liquid manure has been studied in a cir-cular reservoir of 7,3m (24') high by 6,1m (20') in diameter. Five diffe-rent· types of nozzles have been studied. The combinations of some nozzles have also been studied. A 20 cubic meters per minute (750 cubic feet per minute) compressor has been used to deliver air to the nozzles.

From these experimentations in semi-liquid manures of about 12,8% dry matter, it has been demonstrated that mixing of this type of manure with such a system was possible without any dilution at all. Only two of the· five types of nozzles have been retained. Those best nozzle shapes are equiped with a rocking vertical door.

A nozzle of that shape can mix, by itself, a 6,lm (20') diameter tank in less than three hours. A discharge of 10 cubic meters per minute (350 cubic feet per minute) gave

1maximum mixing with minimum splashing.

The results presented have been obtained from a manure mass, stored for approximately one month.

L'auteur aimerait remercier tout specialement Dr. Roger Theriault, d' Agricul-ture Canada, ainsi que la firme d'ingenieurs consultants en agriculAgricul-ture, Urgel Delisle

&

Associes, et plus particulierement M. Denis Ferland, ing.

&

agr., qui lui permirent d'utiliser les resultats du present projet de recherche pour fins academiques. Notons que ce projet de recherche fut entierement finance par Agriculture Canada. La firme Urgel Delisle

&

Associes realisa le projet de recherche au cours de 1 'ete 1981.

La collaboration de Machineries Iberville Ltee fut de tres grande utilite pour la construction du materiel technique tels que buses et adaptations particulieres du silo. J'aimerais remercier tout specialement M. Georges H. Bessette de cette meme compagnie qui nous fit profiter de ses connaissan-ces enrichissantes dans le domaine.

Le personnel de la Ferme Real

&

Rejean Bessette contribua au succes de ce projet. Leur devouement facilita la realisation d'un tel projet.

Un remerciement tout special est adresse au personnel enseignant du College Macdonald et tout specialement

a M. Pierre J. Jutras et D

r. Robert S. Brough-ton qui furent les conseilles academiques de ce projet de recherche.

Finalement, 1 'auteur aimerait remercier toutes les personnes qui contribuerent de pres ou de loin

a

la realisation de ce projet .

CRF .

=

Facteur d'amortissement du capital n,1

n = nombre d'annees

i

=

taux d'interet annuel

MCM

=

M~tres cubes par minute

M.S. = Matieres seches

PCM

=

Pieds cubes par minutP.

-INTRODUCTION

La modernisation des entreprises d'elevage de bovins apporta des modifications aux proprietes physiques du fumier produit par de telles exploitations. L'a-venement des evacuateurs souterrains permit aux agriculteurs de reduire consi-derablement la quantite de litere ajoutee au fumier. La tendence des agricul-teurs a alimenter le betail avec del 'ensilage de mais ou de foin a aussi con-tribue a la diminution de la consistance du fumier. Finalement, parce que l '-on tend a entreposer ces fumiers dans des aires d'entreposage etanches, la con-servation des urines et l 'apport des eaux des precipitations contribueront a la dilution du fumier.

Le fumier aura alors une consistance semi-liquide (10-20% M.S.) ou semi-solide (20-30% M.S. ). A cause des problemes de segregation rencontres lors du stocka-ge de ce fumier dans des aires d'entreposage etanches et de sa cbnsistance re-sultante, il ~·avere tres diffi cile de manutentionner un tel fumier avec les equipements conventionnels utilises dans le cas de fumiers liquides ou solides.

Trois techniques peuvent etre envisagees pour manutentionner de tels fumiers. La premiere consiste a diluer le fumier avec une quantite d_'eau pouvant atteindre 10% du volume produit et

a

affectuer un brassaqe avec differentes

pom-pes propulsives offertes sur le marche. Dans la seconde technique, on manu-tentionne le fumier tel qu'il est apres segregation, c'est-a-dire qu'on re-prend la partie liquide d'une part et la partie solide d'autre part. La troisieme alternative, laquelle fut envisagee dans le present projet de re-cherche, consiste a homogeneiser le fumier avec de 1 'air comprime sans qu'il n'y ait eu aucune dilution prealable. Le melange homogene semi-liquide (20-30% M.S.) est alors repris avec les equipements appropries.

1.0 REVUE DE LITTERATURE TECHNOLOGIQUE

Diff~t ents types d'agitateurs sont actuellement offerts sur le march~. La vis d'Archimede, inser~e verticalement dans le r~servoir, permet

d'homog~n~iset des fumiers liquides (0-10% M.S.). Parce que son rayon d'action est relativement lin1it~, elle n'est pas couramment utilis~e pour homog~n~i set l es fumiers.

Les agitateurs propulseurs, consistant en une h~lice propulsive fixee soit au mur ou au fond du reservoir, permettent d'homogen~iser des fu-miers liquides ne pouvant depasser les 10% M.S. Cependant, ces agita-teurs requierent de 45

a

52 kW (60

a

70 hp) pour agiter adequatement les fumiers.

Un cultivateur de France, utilis~ les agitateurs recirculateurs pour ho-mogeneiser le fumier de ses bovins laitiers auquel il ajoutait un kilo-gramme de paille hachee par jour et par vache (Scherhag, 1976). Ce prin-cipe d'agitation consiste

a

reprendre la partie liquide du fumier segre-gationne et

a

l 'incorporer

a

l 'epaisse croOte solide accumulee en surfa-ce.

La compagnie J. Houle

&

Fils Inc., de la province de Quebec, utilise son systeme agi-pompe pour homogeneiser les fumiers dilu~s provenants d'ex-ploitations de bovins laitiers (Anon., 1981 a). Un contre-couteau fut ajoute

a

l'hel ice de l'Jgitateur recirculateur-propulseur anterieurement utilis~ pour homogen~iser les fumiers liquides de pores.

Cependant, selon Larouche et Fortier (1982), les systemes enum~res n'attei-gnent leur efficacite maximale que dans des fumiers liquides (90% et

plus d'eau). Partant avec un fumier originalement

a 88%

d'eau, le culti-vateur aura

a ajouter une quan

tite d'eau equivalente

a 50

% du volume du fumier produit pour le rendre

a

92% d'eau. Un volume supplementaire aura done

a

etre entrepose et repris.

La compagnie Harvestore d'Angleterre fabrique un syst~me pneumatique d'agitation des fumiers (Blommer, 1980). Le compresseur de 2,2 kW

(3 hp) ejecte Jans un reseau de tuyaux repartis au fond de la cuve, des bulles d'air comprimees. Chaque tuyau re~oit alternativement de l 'air au rythme de quatre minutes

a

la fois. Deux sequences de bras-sage par jour maintiennent le fumier dans un etat homogene.

Figure 1.1. Agitation pneumatique des lisiers (Gracey, 1980)

Le Minist~re de 1 'Agriculture, des Pecheries et de l 'Alimentation du Quebec, voulant faciliter la reprise des fumiers liquides de pores et de bovins (0-10% M.S.), installa une dizaine de systemes d'agitation pneumatique dans des reservoirs etanches (Fortier, 1979). Ces agita-teurs consistent en un reseau de tuyaux de 19mm (3/4"") 0 repartis uni-formement au fond du silo. Un compresseur de 5,5

a

18,6 kW (7.5

a

25 rp) fournit 1 'air comprime

a

une pression moyenne de 2,1 bars (30 psi) aux differentes buses localisees au fond du reservoir.

Cette revue de litterature fournit tres. peu d'information relative au design des buses. L'une des buses utilisees ne consistait qu'en un tuyau de 19mm (3/4"")

0

oriente paral lelement au fond du plancher du reservoir, sans aucun mecanisme pour en eviter le blocage (Fortier 1979).

Un autre modlele de buse,

a

grosse bulle, possede un mecanisme anti-blocage (Metcalp et Eddy Inc., 1972). Il est illustre

a

la figure 1.2.

(b)

Figure 1.2. Buse

a

grosses bulles ··non-clog··

L'application d'une pression d'air dans le tuyau produit une poussee ver-ticale sur le plateau superieur. Celui-ci monte et l'air s'echappe en passant entre la plaque inferieure et superieure. Lorsque la pression d'air est retiree, la plaque superieure retombe

a

sa position originale,

fermant ainsi l 'extremite du tuyau.

Ces deux types de buses ne furent utilises que dans des fumiers ou boues liquides ayant au maximum 10% de M.S.

Le College d'Agriculture et d'Horticulture de Greenmount en Irlande du Nord, a realise une etude comparative pour evaluer les principaux sys-temes d'agitation des lisiers (0-10% M.S.), (Anon., 1980). De cette etude et de d'autres informations recueillies , il en resulte que les systemes pneumatiques sont ceux qui requierent le moins de main-d'o eu-vre et d'energie pour obtenir un degre donne d'homogeneisation.

erne si aucun des agitateurs etudies ne fut utilise pour brasser des fumiers semi-liquides (10-20% M.S.) et sachant qu 'une pompe n1

atteint son efficacite maximale que dans des fumiers liquides (0-10% M.S.) on en deduit que les systemes pneumatiques se pretent le mieux

a 1

'homo-geneisation des fumiers semi-liquides.

2.0 THEORIE FONDAMENTALE DES FUMIERS DE BOVINS

2.1 Principe de segregation:

Le fumier de bovins est compose d'un melange d'urine et de feces

avec possiblement une addition de residus d'aliments ou de litiere.

Lorsqu'il est entrepose dans un reservoir etanche, hors-terre,

du-rant une periode d'environ deux cents jours, ce fumier aura tendan-ce

a

se segregationner. Une croOte solide sera alors formee en

sur-face (fig. 2.1.).

CroDte

Liquide

Solide

Figure 2.1. Segregation des fumiers de bovins (Gracey, 1980)

2.2 Classification des fumiers:

La classification des fumiers s'effectue selon la teneur en eau et

en matieres seches en fonction du poids. La classification

CLASSIFICATION DES FUMIERS

SELON LA TENEUR EN EAU

ET EN MATIERES SECHES (WELLER et al., 1977)

TENEUR LIQUIDE TENEUR EN MATIERES SECHES TYPE DE FUMIER

90 80 70

a

a

a

a

100% 0

a

10% liquide 90 % 10

a

20% semi-liquide 80 % 20

a

30% semi-solide .70 % 30

a

solide

Cette description s'avere tres generale et ne donne aucune

informa-tion relative au type d'exploitation d'oO provient le fumier, ses

caracteristiques physiques de meme que certains moyens d'entreposa-ge et de manutention pouvant se preter

a

une telle categorie de fu-mier. Un tableau, presente en annexe A, fournit ces renseignements supplementaires.

2.3 Litiere et consistance du fumier:

Parce que l'addition de l itiere au fumier modi fie sa consistance ori-ginale, des chercheurs ont developpe des courbes reliant le % de matie-res seches

a

la consistance originale du fumier et

--

a

la quantite de litiere ajoutee (fig. 2.2.).

~ 18% Q) _14% \Q) I s... 10% s... 6~o \Q) I -o Q) u c. 1'0 4-> (./') (./') c 0 u ₂₇

kg de liti~re/100 kg de fumier produit

Figure 2.2. Changement du taux de matieres s~ches _{du fumier par} 11

addition de paille consideree

_a

90% de M.S.

(Tai-ganides, 1977).

Dan le cadre du present projet de recherche, le fumier etudie pro-vient d1_{une install}

ation de bovins laitiers attachees. De 1

a

1,5

kg de paille par vache par jour est ajoute au fumier. Ceci corres

-pond

a

une addition quotidienne de 3,1

a

4,7 kg de litiere par 100 kg de fumier produit. Le fumier de bovins, d1

une consistance

ori-ginale de 13% M.S., passera done

a une consistance

semi-liquide variant de 15

a

17% M.S.

2.4 Dilution des fumiers:

Le fumier de bovins _{peut se transporter sous forme liquide lorsque}

sa teneur en eau depasse les 90%_{. Alors, le fumier semi-liquide ou} pateux de 88% d1

humidite devra etre dilue pour etre manutentionne sous _{forme liquide. Le tableau (2.2J fourni les quantites d}1

eau necessaires pour amener le fumier

a

_{une teneur en eau desiree.}

TABLEAU 2.2. Teneur en eau des fumiers apres dilution (Larouche et Fortier, 1982) .

DEGRE DE TENEUR INITIALE EN EAU

DILUTION fumier + eau 70% 75% 80% 85% 88% 1 + 1/4 76% 80% 84% 88% 90% 1 + 1/2 80% 83% 87% 90% 92% 1 + 3/4 83% 86% 89% 92% 93% 1 + 1 85% 88% 90% 93% 94% 1 + 1 1/2 88% 90% 92% 94% 95% 1 + 2 90% 92% 93% 95% 96% 1 + 2 1/2 92% 93% 94% 96% 96.5% 1 + 3 93% 94% 95% 96.5% 97% 1 + 4 94% 95% 96% 97% 97.6%

2.5 Effets agronomiques et type d•entreposage:

Au cours de la periode d•entreposage, la valeur fertilisante des fumiers peut en etre considerablement reduite selon le type d'en-treposage utilise. Dans cette analyse agronomique, les principaux elements pris-en consideration sont 1 •azote (N), le phosphore (P)

et le potassium (K).

Si le fumier est entrepose dans une fosse etanche, les pertes de potassium (K) et de phosphore (P) sont peu importantes. Dans le cas contraire, 58% du phosphore (P) et 97% du potassium (K) peu-vent etre lessives (Anon. 1976). L•azote (N) peut egalement etre perdu par lessivage; Salter et Schollenberq~r (1938 ) ant obser-ve des pertes allant jusqu•a 50% de cette fa~on.

Mais meme dans des structures etanches, on observe d•importantes pertes d•azote (N) a cause de sa volatilisation. Taiganides (1977)

decrit ces differentes transformations que peut subir 1 'azote lors de l 1_{entreposage. L•azote organique est d•abord degrade sans}

l'in-tervention de l •oxygene:

heterotrophes

azote organique ---~ NH₃ NH+ + OH ₄ ( Eq. 2. 1)

Cette transformation a la fois biologique et chimique peut entrainer une augmentation du ph du fumier entrepose. Advenant que la concen-tration des ions amonium (NH;) atteigne un niveau assez eleve et ce, dans un milieu basique, une quantite importante del •ammoniaque sera volatilisee.

+

A partir du moment oD l •azote est sous forme d•ammoniaque (NH 4),

1 •oxygene peut entrer en jeu et produire les reactions de nitrifi-cation.

Etape 1: nitrosomonas +

____

___.

N02

+ 2H + H 2

o

nitrite (Eq. 2.2) Etape 2: nitrobacter NOJ nitrate (Eq. 2.3)

Sous ces memes conditions aerobiques, une denitrification peut

egale-ment se produire:

bacteries matiere organique +

N03

(forme simple)

~ NOz + matieres organique oxidee (Eq. 2.4)

Et finalement:

matiere organique + NOz -4 matiere organique + N

2

T

(forme simple) (forme oxidee) (Eq. 2.5)

Le nitrite (NOz) peu volatile est done transforme en azote (N

2) qui se volatilisera rapidement.

L'importance des pertes d'azote par volatilisation varie grandement

selon les conditions d'entreposage. Une revue de litterature rea-lisee par Vanderholn (1977) sur le sujet, montre que les pertes

de 10

a

90%. Cependant, cette meme etude demontre que les pertes

d'azote (N) n'excedent pas les 10% lorsque le fumier de bovins n'est

aere que sporadiquement de maniere

a

limiter les odeurs. Un

entre-posage anaerobique des fumiers provoque des pertes d'azote (N)

pou-vant atteindre les 42% dans certains cas.

Le systeme d'agitation experimente consiste qu'en une agitation

spo-radique. On peut done facilement deduire que les pertes d'azotes

(N) dues

a

la pratique d1

une telle technique se situent aux environs

3.0 BUT ET OBJECTIFS DU PROJET

Le but principal du present projet de recherche etait d'evaluer les

performances d'un systeme d'agitation pneumatique des fumiers. Un tel

systeme se compose principalement d'un reseau de buses uniformement

reparties au fond du reservoir et d'un compresseur pneumatique alim en-tant ces buses en air comprime.

Une telle evaluation peut etre faite selon deux approches. La premiere

est theorique: les notions et equations fondamentales de la mecanique

des fluides compressibles peuvent alors etre utilisees pour analyser

les performances de differents modeles de buses. La deuxieme approche

consiste en une etude experimentale des performances de differents

mo-deles de buses utilises dans divers types de fumier.

Etant donne la rarete des informations scientifiques relatives

a

ce sujet,

1 'analyse experimentale empirique fut retenue.

Le but de cette etude experimentale etait de fournir des informations

relatives au rayon d'action des differentes buses utilisees dans deux

types de fumier distincts. Une evaluation des principales

4.0 SYSTEME DE BRASSAGE DES FUMIERS AVEC DE L'AIR COMPRIME

Le principe d'homogeneisation des fumiers semi-liquides avec de l'air

comprime consiste

a

introduire un certain volume d'air sous la masse de fumier entreposee dans un silo vertical pour provoquer le melange des elements contenus dans le silo.

Silo

231f2~~N~~~

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4

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- - c r o u te ~· o. ···oo· -CJ • • ' - - - - o~-~o! .. •.0 _.~ -- -- - . / 1() ,,,O• -~ ' -I - - - _ _, ;'~:g;o·~~~-:~'--

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,

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-._o o - / ₀D'O,oD.._ •oo~:~<> - - - - --' 6';-o:o'-- - -- -_ -_,••a .. o,~ -o· o'. - - - -/ o:.~-~·o.- -. J 46 0~ ' -~p· .• - - .... :Q·o'-_ :Q·o'-_ :Q·o'-_ :Q·o'-_ --"~•· oO'---B u s e _ / Compresseur

Figure 4.1.

SYSTEME

'

DE

BRASSAGE DES FUMIERS

_,

AVEC DE

~AIR

COMPRI

ME

Un reseau de buses specialement amenage au fond du reservoir assure une distribution uniforme du fluide agitateur. A l 'extremite de chaque tuyau est placee une buse fabriquee de fa~on

a maximiser le rayon d'action de

chaque sortie d'air. Le compresseur d'air utilise dans un tel cas serait

un compresseur

a

grand debit: 10 MCM (350 PCM) par buse pour une pression

5.0 MATERIEL ET METHODE

5.1 Proc~dure exp~rimentale g~n~rale:

Les exp~riences se d~roulerent

a

la Ferme R~al

&

R~jean Bessette,

situ~e

a

St-Athanas d'Iberville.

Figure 5.1. Ferme Real

&

Rejean Bessette,

St-Athanas d'Iberville, Quebec

Dans cette etable

a

stabulations attachees se trouvaient cent vingts

vaches laitieres d'une moyenne de 500 kg (1100 lb), dix-huit veaux

de 150 kg (330 lb) et sept veaux de 100 kg (220 lb). Les animaux

prin-cipalement nourri d1

ensilage de fain et de mais, de moulee et

d'une faible quantite de fain. La quantite de litiere ajoutee

fut controlee lors des experiences.

Les essais se deroulerent dans un silo de beton arme de 7,3m (241 )

de hauteur X 6,1m (201

) de diametre (annexe G). Afin d'eviter

des renversements inderisables lors du brassage, une hauteur libre de 1,22m (41

) fut gardee. La capacite du reservoir, rempli au

ni-veau de 6,1m (201

) etait de 178m3 (39137 gallons).

Le piston

a

fumier fabrique par Machineries Iberville Ltee, deja en fonctionnement a la Ferme Real

&

Rejean Bessette, a ete utilise pour acheminer le fumier au silo experimental. Un conduit auxiliaire a ete amenage a la sortie du systeme d'§vacuateur existant. Au moyen de guillotines hydrauliques , le fumier ainsi evacue etait achemine soit vers la fosse experimentale ou bien vers la lagune existante.

Une passerelle de 1,2m (41

) de largeur, munie de rampes de securite

a ete disposee transversalement au-dessus du silo afin de permettre

a l 1_{experimentateur d}1

observer le systeme de brassage en

fonctionne-ment et d1_{en recueillir differentes donnees techniques pertinentes.}

Au mur du silo a ete amenage un hublot de 457mm X 457mm (1,5m X 1,5m). Son emplacement est indique sur le plan de l 1

annexe G.

Cette fenetre permettait d' observer le mouvement interne du fumier

lors du brassage.

Un compresseur a hel ice d1

une capacite maximale de 21 MCM (750 PCM) pour une pression de 8,6 bars (120 psi) a ete utilise pour alimen-ter les buses.

sions et caracteristiques apparaissent sur les plans

a

l 'annexe F.

A 1 'exception de la buse #1, qui fut introduite par le dessus du

reservoir afin de .lui assurer une plus grande mobilite, les autres

buses ont ete fixees au fond du reservoir; voir l 'emplacement des

buses sur le plan de l 'annexe G.

Au cours des experiences, des photos et des films cinematographiques

ont ete pris de la passerelle d'observation et du hublot.

5.2 Procedure experimentale detaillee:

Ce syst~me d'agitation devait etre etudie dans deux types differents

de fumier ayant une consistance se situant entre les 10 et 20% de

M.S. Pour le premier type de fumier on ajouta- 1,0 kg de pail le hachee

par jour et par U.A. Ceci eta it equivalent

a

1 'ajout de 3,1 kg de

paille hachee par 100 kg de fumier produit. Se referant

a

la figure

2.2. le fumier originalement

a

13% M.S. devait atteindre un taux de

M.S. de 15%. Pour le deuxi~me type de fumier, on devait ajouter 1,5

kg de paille hachee par jour et par U.A. (4,7 kg de paille hachee par

100 kg de fumier produit). D'apres la figure 2.2.) le fumier resultant

aurait dO etre

a

16,5% de M.S. Cependant

a

cause de problemes

techni-ques rencontres avec l 'evacuateur souterrain, seulement 1,1 kg de

pail-le hachee par jour et par U.A. (3,4 kg de paille hachee par 100 kg de

fumier produit) furent ajoutes; le fumier resultant aurait done dO contenir 15,6% de M.S.

5.2.1 Fumier #1:

Le remplissage du silo se fit du 17 juillet au 17 aoOt 1981,

Cinq modeles differents de buses ont ete experimentes

a

raison d'une buse par jour. Le brassage unitaire etait d'une duree de trois heures.

L'ordre d'utilisation de ces buses fut comme le suivant:

ORDRE BUSE 1 # 2 2 # 5 3 # 3 4 # 4 5 # 2

&

# 3 combinees 6 # 1

&

# 2 combinees

Lors des combinaisons, les deux buses ont ete essayees ensemble d'une part et de fa~on alternee d'autre part.

Le debit du compresseur a ete ajuste de maniere

a

maximiser

la turbulence en surface tout en limitant les eclaboussements

indesirables.

Des echantil lons ont ete pris aux endroits indiques sur la

figure 5.2. Une puisette

a

echantillons avait ete

speciale-ment con~ue et construite

a

cette fin. Un plan detaille de cette puisette, est fourni

a

l 'annexe E. Notons la presence

d'une tige fixee au couvercle de la puisette afin de

facili-ter l 'echappement des bulbes d'air emprisonnees dans le go-belet lors du remplissage.

...

E

..._ :J <t

w

>

z

a) Avant le prem1er brassage b) Apres chaque brassage

c) Apres les tests de segregation

A

8

c

0

0

0

2

0

3

0

0

'4

₀

5

0

0

6

L

,j__2

---l-2

-l.,J

(m)

Fir,ure 5.2. ENDROITS DE SON DAGE

Un penetrometre maison fut con~u afin de mesurer le degre d'homogeneite du fumier brasse. Le principe d'un tel ins-trument consistait

a

mesure~ au moyen d'une balance suspen-due, la force requise pour enfoncer la puisette dans la masse semi-liquide.

a) Avant chaque brassage

b) Apres chaque brassage

c) Apres les tests de segregation

Ces sondages furent effectues le long des colonnes A, B et C (fig. 5.2~, et de part et d1_{autre, de la passerelle.} Ces lectures etaient prises

a

tous les O§Sm· (18 .. ).

Des tests de segregation d1

une duree respective de 60 et

120 heures, ont ete realises. Ceux-ci consistaient

a

lais-ser la masse de fumier sans aucun brassage durant une

perio-de perio-de temps pre-perio-determinee et de mesurer le degre d 1

ho~o­

gene1te apres le temps ecoule. Des sondages au penetrometre

accompagnes de prises d1

echantillons etaient effectues

a

la

fin de chaque test.

Une courbe reliant le debit du compresseur en fonction de l 1_{0uverture de la valve localisee}

a

_{la sortie du compresseur,}

fut determinee pour chaque modele de buse etudie. Un debit-metre de la compagnie Western Meter Co. Ltd. (fig. ~.3.), fut utilise

a cette fin.

Figure 5.3. Debitmetre de la compagnie Western ~~eter Co. Ltd.

5.2.2 Fumier #2:

Le temps de remplissage du reservoir, pour le deuxi~me type

de fumier, ne fut que de dix jours etant donn~ la pres~nce

de 3,7m (121

) du premier fumier dans le reservoir lors du

debut du remplissage.

Pour ces essais, le pourcentage de M.S. estime passa de

16.5%

a

15.6% etant donne les problemes techniques

rencon-tres avec le systeme d1

evacuation.

Taus les types de buses ant ete mis

a

l 1

essai. L1_{ordre d}1

1 # 3 2 # 2 3 # 5 4 # 4 5 # 1 6 # 1 et # 3 combinees

Au lieu de donner un temps identique a chaque buse, on decida d•utiliser la buse #3 en premier et de brasser aussi longtemps que necessaire afin de tout homogeneiser le reservoir. Les autres buses ont ensuite ete utilisees et un brassage variant de 1

a

2 heures fut alors prevu. Parce que le %M.S. ne semblait pas etre une mesure signi-ficative de la consistance du fumier, on decida de ne plus utiliser cette methode pour mesurer le degre d•homogeneite du fumier entrepose. Des echantillons n•ont ete pris qu•au debut et a la fin de la deuxieme serie de tests. Ces echan-tillons furent pris vis-a-vis la colonne B aux niveaux 0, 1, 3 et 5 (fig. 5.2.).

Des sondages au penetrometre ont ete effectues comme dans le cas du premier fumier.

Apres avoir essaye les buses avec une hauteur de 6m (201 ) ,

une autre serie d•essais fut effectuee a une hauteur de

3,7m (121 ) .

6.0 RESULTATS ET DISCUSSION

La teneur en matieres seches (M.S.) des deux types de fumier utilises lors des experiences, fut determinee par la methode d'assechement des echantillons au four (annexe B). Le premier fumier, auquel 1 kg de paille hachee par jour par U.A. fut ajoute eut en moyenne 12,8% de M.S. Pour le second fumier auquel 1,1 kg de paille hachee par jour par U.A. fut ajoute, le pourcentage de matieres seches atteignit les 12,9%.

Notons ~emierement que la teneur liquide des deux fumiers excede les

previsions theoriques. Il avait en effet ete prevu que les premier et deuxieme fumiers auraient une teneur de M.S. de 15 et 15,6% res-pectivement. L'un pourrait immediatement penser que 1 'apport des pre-cipitations serait la cause principale de cette faible teneur en matie-res seches. Cependant, il fut prouve,

a

partir des donnees meteorolo-giques (annexe C), que la dilution maximale due

a

1 'apport des pr ecipi-tations n'excedait pas les 0,2% dans le cas des essais du mois d'aoOt.

Une dilution de 1% necessiterait un excedent des precipitations estime

a

406mm (16""). Cette divergence entre les resultats experimentaux et les previsions theoriques ne peut etre attribuee qu'a 1 'apport des pre-cipitations.

Cette difference entre les resultats souhaites et obtenus serait plu-tot attribuable au type d'alimentation du betail. En effet, le betail de la ferme etait nourri quasi totalement d'ensilage. Le fain, donne en faible quantite avant la traite, ne composait qu'une infime partie de la ration journaliere du betail.

Il fut note dans la procedure experimentale qu'il n'a pu etre possible d'ajouter les 1,5 kg de paille hachee par jour par U.A. a cause de pro-blemes techniques rencontres avec le piston. En effet, le piston

a

fu-mier n'etait pas la derniere version des pompes Iberville et semblait

avoir de la difficulte

a

evacuer des fumiers avec plus de 1,1 kg de paille hachee par jour par U.A. Pour pallier

a

cette situation, il fut tente d•introduire de la paille par le dessus du reservoir. Ce-pendant, la pail le n•etant pas imbibee de 1 •urine du fumier, il ne fut pas possible de la reintegrer au reste du melange.

Finalement, les deux fumiers analyses possedaient sensiblement le meme % de matieres solides. Ceci ne veut cependant pas dire que les deux fumiers possedaient les memes caracteristiques physiques. En effet, Weil et Higgins (1975) mentionnent que le % M.S. ne represente pas adequatement les caracteristiques physiques des fumiers. A par-tir des essais effectues, il a ete demontre que la quantite de paille ajoutee est un parametre plus representatif des proprietes physiques du fumier.

En effet, il a ete observe que le fumier de la deuxieme serie d•essais avait une consistance plus epaisse dO au fait qu•une quantite superieu-re de paille (0,1 kg de paille hachee par jour par U.A.) avait ete ajou-tee au fumier produit.

A partir des deux series de tests effectuees,il fut demontre que le brassage des fumiers semi-liquides avec del •air comprime etait pos-sible. La comparaison ideale pour expliquer le fonctionnement d•un tel systeme serait celle d•une eruption volcanique. En effet, lorsqu'-un volume d1_{air est introduit au fond du reservoir, il se produit, en}

surface, des echappements saccades de gros bouillons d•air. Le fait que ces eruptions soient discontinues a pour effet de creer des va-gues. Ceci facilitera consequemment la brisure de la couche solide flottant sur la partie liqu~de du fumier. Tout au long du brassage, le rayon d1_{action de la buse s•agrandira progressivement pour}

Il fut tente d'expliquer physiquement le fonctionnement d'un tel

systeme de brassage. DO aux forces de flottabilite exercees sur

les bulles d'air introduites dans le fumier, celles-ci remonteront

\

\

\

\

\

Figure 6.1. , MONTEE DE BULLES D' AIR

'

... _/' I I

\

\ \ ~ \ \ ~

\

I

~

I

\

I

',

__

/

SYSTEME DE BRASSAGE EN FONCTIONNEMENT

\

\

I

1

I ZONE SANS I ·' .

Parce qu'il existe des forces de friction entre les bulles d'air en mouvement et les particules de fumier, une rotation directe sera alors creee, (fig.6.1.). Cette zone en mouvement turbulent introd~ira alors une rotation de la partie adjacente du fumier entrepose. Cette fois-ci,dO

a

la dissipation d'energie sous forme de chaleur, le mou-vement rotatif ainsi induit sera de moindre intensite que dans le cas de la rotation directe. Cette rotation est alors appelee ··rotation induite··. A cause de la dissipation d'energie grandissante avec l 'e-loignement de la buse, le fumier au-dela de la zone de rotation in-duite ne subira qu'un mouvement negligeable et peu efficace.

Des mesures techniques furent prises tout au long du brassage. L'un des principaux crit~res d'evaluation Ju degre d'efficacite des buses fut de mesu-rer le pourcentage de la surface du fumier brasse lors de l 'essai de cha -que buse. En annexe D, nous retrouvons des croquis du comportement en surface de chaque buse a la fin du brassage. A partir de ces croquis a l 'echelle, la superficie brasseea pu etre mesuree a l 'aide d'un planime-tre electronique. Le tableau 6.1 nous donne ces valeurs mathematiques et l 'ordre d'efficacite de chaque buse.

BUSE # _{SB ( n)}

s

% brasse ordre BUSE # _{SB(n) .SB(n)} % brasse ordre B(n) X 100 d1 efficacite _{X 100} d1 efficacitE: SB(3) SB(3) m2 m2 (pi 2 ) (pi 2 ) 1 11o3 46 39 5* 11 1 2501 92 86 3** (122) (270) N CO 2 17o2 70 59 2 2 1705 64 60 4 (185) (188) 3 2407 100 85 1 3 2704 100 94 1 (266) (295) 4 1600 65 55 5 4 25.2 92 86 2 (172) (271) 16.4 15.6 5 ₍₁₇₇₎ 66 56 3 5 (168) 57 53 5 1

&

2 ₍₂₅₁₎ 23.3 94 80 -11 1

&

3 29o2 107 100 (314) 29.2 2

&

3 ₁₁₈ 100 (314)

experimentales obtenues, la buse #3 donna les meilleurs re

ce, pour les deux series de tests. Plus de 94% du reservoir a pu

§tre brasse lors de la deuxi~me serie de tests. Il fut de plus note que cette buse produisait beaucoup de vagues en surface lorsqu•elle

etait alimentee avec un debit d1

ai r suffisant. Le forme de la buse

#3 semblait favoriser un effet de rotation du fumier dans un plan ho

-rizontal . Ceci favorisait done une augmentation de la turbulence en

surface et consequemment une brisure rapide de la croOte devant §tre

reintegree au reste du melange.

La buse #1 a ete introduite par le dessus du reservoir afin de lui

assurer une plus grande mobilite. Ce jet etait localise

a

1,5m (5•) du mur du silo et oriente parallelement au mur adjacent. Cette

lo-calisation ~ proximite du mur du silo favorisait un echappement du

volume d1

air le long de ce dernier. Ceci reduisit considerablement le rayon d'action de la buse.

Parce que la zone de rotation directe de cette buse se trouvait

a

proxi-mite du hublot, il fut possible d•observer le comportement interne du fumier en brassage. Se trouvant ~ la limite externe de la zone de ro-tation directe, il fut observe que les particules de fumier descendaient verticalement

a

des vitesses atteignant les 0,7m/minute (2,31

/minute). Notons que ce mouvement etait continu.

Afin de mieux observer le mouvement du fumier en zone de rotation di-recte, la buse #1 fut introduite face au hublot et au fond du reservoir. o•enormesbulles d'air se frapperent contre la vitre du hublot pour en-suite remonter rapidement

a

la surface. Avec chaque bulle d'air etait

deplace un volume considerable de fumier.

Un autre fait pourrait demontrer 1 'effi cacite du syst~me de brassage. Un baton de 0,9m (3') de longueur fut accidentellement echappe dans le fumier

lors du brassage. Instantannement,il fut englouti dans la masse en mouvement. En moins d1

une heure, ce m~me baton remonta quatre fois

a

la surface et jamais au m~me endroit. Une fois, on le retrouva

m~me

a

la limite de la zone de rotation directe.

Lors de la deuxieme serie de tests, la buse #1 a ete introduite sur le m~me cote de la passerelle

a

2,75m (91

) du mur adjacent. Plus de

86% du reservoir a pO ~tre brasse avec cette buse comparativement

a

39% lors des premiers essais. Il faut aussi noter qu~ 1 1

0rientation

du jet, dans ce cas, etait tres variable, reduisant ainsi l 1_{effet de}

rotation horizontale et consequemment le rayon d1

action de labuse.

Quoiqu1_{il en soit,}

a

_{partir des observations obtenues avec les buses}

#1 et #3, il est plausible de recommander 1 1

Utilisation. de telles

bu-ses moyennant qu 1

elles soient toutes orientees parallelement au mur

adjacent. De telles buses favoriseraient une rotation

a

la fois

ho-rizontale et verticale.

Les buses #2 et #5 ne brasserent au maximum que 60% du reservoir. La raison principale de ce faible rayon d1

action est 1 1

absence de rotation

dans un plan horizontal. La buse #5 favoriserait l 1

accumulation de paille en forme de beigne autour de son rayon d1

action, dissipant

ainsi 1 1_{impact des vagues creees en surface. Creant des}

eclabousse-ments considerables, ces buses de fabrication compliquee, ne sont pas recommandees.

Quant

a

la buse #4, il a divergence dans les resultats obtenus. Dans le premier type de fumier, elle ne brassa que 55% du reservoir alors que 86% du reservoir fut brasse lors de la deuxieme serie d1

essais. Cependant, comme elle ne favorise pas une rotation dans un plan ho-rizontal et qu 1

elle a cree des eclaboussements, cette buse ne peut

prevu d'ejecter 1 'air comprime de mani~re sporadique de

fa~on a eliminer la formation d'une cheminee d'air; laquelle au-t'JIL LUIIsiJOI'LlUiellll!IIL reuuiL l'efliLLlL ile ue lu !Juse. Le~enuanL,

etant donne que 1 'ejection des bulles d'air en surface etait

spo-radique, c'est-a-dire similaire a une eruption volcanique, il fut observe qu'il n'etait pas necessaire de pratiquer une telle

techni-que.

Au cours de tests de pre-homogeneisation, il fut observe que les fumiers

de bovins laitiers segregationnent lorsqu'ils sont entreposes dans des

aires e~anches pour une longue periode (fig. 6.2.).

Des tests de segregation furent effectues avec le premier type de

fu-mi ers; l 'un etant d 'une duree de soi xante neures et l 'autre etant de

cent vingts heures~ Aucune segregation ne peut etre demontreP. ~ r~rtir de ces tests.

A cause de cette vitesse de segregation relativement lente, il fut tres difficile de relier l'efficacite des buses avec les resultats obtenus avec le penetrometre. Ces mesures nous permirent cependant de tracer les profils de segregation ci-haut mentionnes, de verifier la vitesse de segregation du fumier et finalement de detecter la presence de pa-quets dans la masse de fumier homogeneisee.

Une etude du debit d'air necessaire au bon fonctionnement de chaque buse fut effectuee. Deux mesures furent prises:

Debit minimal necessaire pour qu'il y ait bouillonnement en surface;

Debit optimal maximisant l 'homoqeneisation Pt minis~nt lAs ~cl2housse~ents. Ces mesures apparaissent a la fiqure 6.3.

varier vraisemblablement d'une buse

a

_{1 'autre. Utilisant les} buses #1 ou #3, un debit d'environ 10 MCM (350 PCM) par buse serait

FI<Jure 6.2 C route [ ___ _ _ /

I

j

I

-

3 oo

V--

-"600

-

T

2600 2596 - ~~

.

--- ~ -

_j

--- - - . - - -- - . --- --·- : ·

~-- ~--~--

-

-

-====~=-

=--_:__-:-

-

.

_

:

_

·

-FUMIER # I S T : I 2 . 8 °/0 Echelle 1= 100

Profil de pre- homogen,isotion

~ l:S:l

D

fE3 ~ Croute Dlfficile Facile

10 9 8 ~ 7 u ~ 1- 6 -CD w 0 ₅ 4 3 2 Buse # Figure 6.3 :'l·~-.... __ ... : ... ' t ·. ; ~ ~: ·. ·. -,,:. , .. "I ~' ' • . : .: / ~ . 0 '·.~ ~ • •• ,. : .·,.· .. '. ·. .... · ... ·, :• •, I·, .. • • o o ~ .:·,_.:_-::.: , J• . • • • • .... , ... ... • .. •,. : I':. . -' .. ... '•. ·.: ·-... .·.:..: ·.· -~::.\>_:: . , . ... .,_,. ••• •• . " ·: 0 ::----: -;:>:: ~ ·.· '.·:. ·. ._,· ... ·, ·.

::

... ~ ~ :·· ·. ~ • I ' . ·t.:-_;··· .... ' : •, '• ' , I : ·. ,'

..

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/

:

·

, ... '• I · , ·. ·.· . · · .. \. .. · ... -~ ... , ' . I:-.-.. ::. 2 . "' ...

...

. . ·:: :_:".~: ·~: . .. ... , .•.

...

·> .-.:·. ·. ·. · .. : . ) ... : . ··. , ·, ... : ;_. .: ;_ '.t 3

Debits d' air requis pour chaque

. . . ': : ·, I • • • o .. . ... · . . .... .·. ,· , 0 J •• , ... ·' . ~ :· . . · . 4 buse ·~ .. , .. . .. ... . , . " . . :· .. .. · ·~ , • 0 ... ··. . -. J • I ' • • o I o . . . ,· .,··. .. .. , • ~· • I . _.. ' . _·. 5 350 300 w 250 :i ~ u Q.. 200 1- -CD w 0 150 lOO 50

1 2

Independamment du type de buse en fonctionnement et de l 'ouverture de

la valve P

2 etait de 59kPA (8,6 psi) et P1 etait de 758 kPA (110 psi).

Cette pression de 59 KPA (8,6 psi ) est equivalente

a

la pression st

ati-que due

a

1 • accumulation en hauteur du fumi er entrepose.

Il fut mentionne qu'un probleme d'eclaboussements fut rencontre lors

des experiences. Cependant, il faudrait noter que ces eclaboussements

sont attribuables ~ l 'injection d'un debit excessif d'air sous la masse

de fumier. Uti lisant des debits dans les limites exposees sur la figure

6.3. , les eclaboussements ne devraient pas representer de problemes

serieux. De plus, dans le cas d'une application reelle, la distance

moyenne entre les buses et le mur du silo ser~ plus grande et le danger

d'eclaboussements sera reduit.

Des essais avec une accumulation de fumier de 3,7m (12') de hauteur

de-montrerent qu'un tel systeme conserve ses performances dans de telles

conditions pour les buses #1 et #3. Cependant, dans le cas des autres

7.0 EXEMPLE DAPPLICATION-REELLE

Dans le cadre d1

une application reelle, le secret d1_{un bon brassage serait}

ce l u i de l 1

agencement du sys teme de buses utili se. Prenons l 1

exemp le d 1

une

ferme laitiere ayant le troupeau decrit sur le tableau 7.1.

7.1 Dimensions du reservoir:

Au fumier des vaches laitieres attachees sera ajoute 1,2 kg de paille hachee par jour et par U.A. D1

apres le tableau 7.1, on obtient un volume quotidien de fumier produit de 5158 l; assumant que le volu-me de litiere ajoute peut etre divise par deux etant donne sa

pro-prite d'obsorption des liquides, ref. (6) et assumant un surplus

des precipitations equivalent

a

170mm (6,7""), (Fortier, 1980), le volume annuel total de fumier

a

entreposer sera de:

. - / (5158 1 + 1360 )1) 365 +!I X(10,7)2 _{X 170 = 2190 m}3 ₍₇₇₃₄₀1 )3 2 Un reservoir de 21,4m (701 ) de diametre par 7,2m (24' ) de hauteur

vaches laitieres tau res (15-24 mois) veaux (3-6 mois) veaux (0-3 mois) * (Anon. , 1980 a) kg 545 500 150 100 1.09 1.00 0.30 0.20 1 I jour 45.3 21.2 7. 1 5.4 100 25 10 5 TOTAL: U.A. 109 25 3.0 1.0 138.0 1/jour 4530 530 71 27 5158 w -...!

7.2 Agencement des buses:

Un agencement des buses pour un tel reservoir est alors propose,

( fig. 7.1.). Dans ce cas, le cultivateur utilisera la buse #3 ou

la buse #1. Suite aux experiences en fosse experimentale, il fut

demontre que les buses pouvaient brasser un reservoir de 6,1 (20')

de diametre. Le rayon d'action des buses dans ce cas reel est

as-sume a 6,lm(20'). Notons qu'a cause de la proximite des murs dans

la fosse experimentale, le rayon d'action des buses a pu etre

re-duit et qu'au fait il peut exceder les 6,lm (20' ). Notons que

cer-tains endroits du reservoir ne sont pas couverts par le rayon

d'ac-tion des buses. Cependant, ce design assume qu'un mouvement

rota-tit dans un plan horizontal sera cree. Les 1lots de croOte non

bras-ses atteindront done le rayon d'action des buses adjacentes et

se-rant reintegres

a

la masse de fumier.

Le compresseur utilise sera d'une capacite d'environ 45 MCM (1600

Chevauchements des rayons d'oction

D

Zone non couverte po le ra yan d 'act ion de la buse

Compresseur + controle

Figure 6.2 Dispositio des bus s dons un

La technique de brassage serait comme suit:

a) Location d'un compresseur de 45 MCM (1600 PCM) pour une journee;

b) Brassage continu d'une duree de 2,5 heures avec les buses

G, A, C, E et I ;

c) Brassage continu d'une duree de 2,5 heures avec les buses

H, B, D, F et J;

d) Brassage aux endroits non brasses avec les buses appropriees

8.1 Regie liquide:

Dans le cas dlune regie liquide, le fumier produit est dilue avec uncertain volume d1

eau. Il est ensuite evacue

a

l 1

aide d1

un eva-cuateur souterrain dans un reservoir. Lors de l 1

epandage, un

agi-tateur recirculateur brasse le contenu du reservoir. Cette meme

pompe achemine le fumier liquide

a

l 1_{epandeur liquide qui videra}

son contenu sur le champ.

Il fut calcule que le volume annuel total de fumier et de litiere

produit par la ferme pilote etait de 2129 m3

• Selon Fortier et al. (1981)., un fumier auquel 1,2 kg de pail le hachee par

jour et par U.A. fut ajoute aura un pourcentage de M.S. equivalent

a

14,2%. 01

apres le tableau 2 2 , une quantite d1

eau equivalente

au 3/4 du volume de fumier et de litiere produit devra etre ajoutee afin d1_{obtenir une teneur liquide de 92%. Dans un tel cas:}

VR = V X 1,75

VR = Volume du reservoir

V = Volume de fumier et de litiere produit

Un reservoir d1

une capacite de 3726 m3 _{(131 582 ft}3

) , est alors

requis. Les dimensions de ce reservoir seront de 3,7m (12 1

) de

hauteur X 36m(1181

) de diametre.

Une estimation des coats de chacune des composantes est exposee au

tableau 8.1 g De cette analyse economique, il est demontre que

cette alternative entrainera des deficits annuels d1

operation de

,

ITEM (OUT TOTAL

1. Evacuateur souterrain avec $10 000.00

24m (791

) de tuyau. Ref. (14)

2. Excavation pour 1 1

evacuateur 400.00

et cabanon. Ref. ( 14 )

3. Cabanon abritant 1 •evacuateur 1 300.00

( 3. 6m X 3. 6m) . Ref. ( 14 )

4. CoOt de 11_{installation elec- 450.00} trique. Ref. ( 14) Fosse

a

fumier 36m (118 1 )

0

39 000.00 X 3.7m (121 ) de hauteur 6. Epandeur V 2400 de Martin 8 403.00 I capacite de 9085 l (2400 USG) 7. Agitateur propulseur-recirculateur 5 500.00

3. CoOt d1_agitation

@ $29.40/heure X 6 heures. Ref. (19) ). CoOt de l 1_epandage @ $29.40/heure X 420 voyages X 0.5 heure/voya-ge. Ref. (19) C.R.F. CRF 10_10%= 0.1627 CRF 10-lO%= 0.1627 CRF 20_10%= 0.1175 CRF 10_10%= 0.1627 CRF₂₀_ 10%= 0.1175 CRF 10_10%= 0.1627 CRF 10_10%= 0.1627

COUT ANNUEL TOTAL:

2129 m3 de fumier _@ $6.50/m3 REVENUS:

REVENU NET TOTAL:

aleur obtenue de M. Andre Gaudette, agronome.

bleur fertilisante deN, P, K prise en

consi-eration seulement. GOUT ANNUEL $1 627.00 65.08 152.75 73.22 4 582.00 1 367.00 894.85 176.40 6 174.00 $15 112.30 18 838.50 -$ 1 273.80 -$ 0.60jm3 de fumier produit

Le fumier semi-liquide produit par la ferme est achemine au

re-servoir au moyen d'un evacuateur souterrain. Lors de l 'epandage,

cette masse semi-liquide est brassee avec le systeme pneumatique

experimente et ~vacue ~ l 'aide d'une vis d'Archimede. La masse

semi-liquide est alors acheminee 8 l ·~pandeur semi-liquide paur

etre ensuite epandue sur le champ.

Le volume du reservoir choisi devra permettre d'entreposer le

volu-me annuel de litiere et de fumier produit tout en gardant une

hau-teur libre de 1,22m (4') pour eviter les eclaboussements lors du

brassage. Pour la ferme pilote etudiee, un reservoir,de 21,4m

(70') de diametre X 7,3m (24') de hauteur est choisi.

Une analyse economique de chacune des composantes de l 'option

(tableau 8.2~ demontre que ce systeme operera avec des deficits

an-nuels de $288.74. Cependant, il serait important de tenir compte

du fait que plus de $8 425.00 de frais speciaux ont dus etre a

d-ditionnes 8 la facture etant donne qu'il s'agissait d'une

nouveau-te et que les techniques de construction d'une telle fosse n'etaient

pas encore completement developpees. Lorsque les contracteurs

au-ront adapte leur technique de construction, le coOt net de la fosse

pourra etre reduit de $8 425.00.

Le cultivateur ayant choisi une telle alternative tirera alors des

profits annuels de $701.20 ($0.33/m3

) comparativement ~des deficits

de $1 274.30 ($0.60/m3

ITEM

Evacuateur souterrain avec

24m (79') de tuyau Ref.(14)

Excavation pour l 'evacuateur

et cabanon. Ref. (14 )

,. Cabanon abri ant l • evacua teur

· ( 3. 6m X 3. 6m) . Ref. ( 14 )

CoOt de l'installation

elec-trique. Ref. (14) Fosse

a

fumier de 21.4m (70') 0 X 7.3m (24') de hauteur Epandeur (Scavanger S 1678) capaci te de 8528 1 ( 2253 US Ga 1 ) Tuyaux de PVC + jonctions (a contrat) ,. Buses d'acier inoxidable

$10.00 l'unite (a contrat)

1 Location d'un compreseur

8 heures @ $44.90/heure

+ $200.00 de transport.

Ref. (19 )

CoOt d'une vis

a

fumier

pour 1 'evacuateur

CoOt de l'epandage @ $29.40/hre

X 256 voyages X 0.5hre/voyage Ref. (19) COUT TOTAL $10 000.00 400.00 1 300.00 450.00 43 439.00 12 586.75 2 000.00 100.00 3 000.00

COUT ANNUEL TOTAL:

C.R.F. COUT ANNUEL CRF 10_10%= 0.1627 $1 627.00 CRF 10_10%= 0.1627 65.08 CRF 20_10%= 0.1175 152.75 CRF 10_10%= 0.1627 73.22 CRF 20_10%= 0.1175 5 104.08 CRF 10_10%= 0.1627 2 047.86 CRF 20_10%= 0.1175 235.00 CRF 20_10%= 0.1175 11.75 559.20 CRF 10_10%= 0.1627 488.10 3 763.20 $14 127.24

REVENUS:

2129 m3 _{de fumier @ $6.50/m}3_*

REVENU NET TOTAL:

Valeur obtenue de M. Andre Gaudette, agronome.

Valeur fertilisante deN, P, K prise en consideration seulement.

+ $13 838.50

288.74

- $0.14/m3 _de

fumier produit

9.0 CONCLUSION

Advenant que ce systeme d'agitation des fumiers semi-liquides (10-20%

M.S.) demontre des performances similaires dans un fumier entrepose durant une periode excedant les 200 jours, on pourra conclure que ce nouveau procede d'agitation repondra aux vrais besoins des cultivateurs. Ne necessitant aucune dilution du fumier, cette nouvelle technique

eli-minera toutes les pertes de temps et d'energie reliees au transport

inu-tile d'un volume d'eau n'ayant aucune valeur nutritive.

L'analyse economique a demontre que ce systeme, incorpore

a

une reg1e

semi-liquide des fumiers, pourra devenir economiquement rentable lorsque

les techniques de construction deviendront adaptees aux caracteristiques

des reservoirs ainsi requis. Le fait de preferer une option semi-liquide

des fumiers

a

celle d'une regie entierement liquide, entrainera aupres des

cultivateurs la realisation de profits supplementaires de 1 'ordre de $0.93

la tonne metrique de fumier produit.

Notons finalement que les cultivateurs, ayant

a

leur disposition une

solu-tion rentable aux problemes d'agitation du fumier de bovins, accepteront

d'entreposer leur residus agricoles dans des reservoirs etanches. L'une

10.0 RECHERCHE ULTERIEURE RECOMMANDEE

Dans le cadre du present projet de recherche, une analyse empirique fut

envisagee. Il fut done possible de determiner le modele de buse donnant

les meilleurs resultats pour le type de fumier etudie. Diverses donnees techniques pertinentes ont alors ete obtenues. Cette forme de buse etant

choisie, il serait bon de specialiser son design afin de maximiser son

efficacite.

Pour ce faire, il est suggere d'effectuer une etude analytique relative

a

ce sujet. Ce travail pourrait s'effectuer en laboratoire

a

partir

de modeles de simulation. Certaines transformations mineures pourraient

ainsi etre apportees

a

la forme de la buse etudiee. Des equations

mathe-matiques decrivant le rayon d'action de la buse en fonction du type de

fumier brasse, du debit et de la pression de l 'air alimentant la buse

seraient alors deduites. Il serait done possible de predire les

per-formances du systeme pour une grande variete de fumiers semi-liquides de consistances variables.

Les fumiers utilises n'etaient vieux que d'un mois environ. En realite, le fumier est entrepose pour une periode d'au moins 200 jours. Il semble done pertinent de verifier les resultats obtenus dans un reservoir reel oO le fumier serait entrepose pour une periode excedant les 200 jours; cette seconde phase du projet est actuellement en cours de realisation.

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