Bilan de fonctionnement des unités de traitement biologique aérobie du lisier de porcs. Etude des flux de matières et compréhension des processus

A study of the biological aerobic treatment of pig slurry in Brittany (France) was done. This study included : - a survey of available data - results obtained on three treatment site - a study of nitrification and denitrification kinetics According to the data available, 26 aerobic stations ran in Brittany (June 1999). Four main type of station were identified according to their complexity. Solid phase resulting from mechanical separation of raw slurry represented near 5% of the initial mass of the slurry. This phase contained 8-10% of nitrogen and 24-30% of phosphorus. Intermittent aeration and consequently nitrification and denitrification led to nitrogen removal in the reactor of 60-70% of the initial content of the raw slurry. Solid/liquid separation of the aerated slurry concentrated 63-73% of phosphorus and 60-90% of copper and zinc in the sludge phase. Agricultural management of this by-product seems to be difficult on the farm and exportation will be necessary. Energy consumption for the treatment varied between 17 and 28 kWh/m3 of slurry. The main conclusions of this report were: - a good quality of the treated slurry was obtained using biological aerobic treatment, - carbon content of the raw slurry is the main factor which influence the treatment, particularly nitrogen removal. Also, variation of raw slurry characteristics required manual intervention in order to maintain the quality of effluent Nitrification kinetic observed was comprised between 6-8 mgN/l.h. Feeding the reactor at the beginning the anoxic stage with raw or separated slurry allowed improvement of the treatment.
Ce rapport regroupe les principaux résultats de suivi des stations de traitement biologique aérobie du lisier de porcs obtenus au cours : - d'une synthèse des données existantes (SATESE, DSV, Constructeurs) ; - d'un suivi approfondi de 3 stations de traitement ; - d'une étude des cinétiques de nitrification et de dénitrification. D'après les données existantes, 26 installations de traitement biologique aérobie du lisier de porcs sont en fonctionnement, en Bretagne, en juin 1999, ce qui représente un traitement d'environ 2% de l'azote des effluents d'élevage porcin. Parmi ces stations, nous avons distingué 4 types de traitement en fonction de la complexité des équipements. Les performances de ces 4 types de traitement pour l'élimination d'azote sont proches. Les principales différences se situent au niveau des quantités gérées, de la qualité et de la gestion des co-produits issus de la filière de traitement. Les paramètres de dimensionnement et de fonctionnement sont très variables d'une station à l'autre, mais cela n'affecte pas les performances épuratoires globales de ces stations. La séparation de phase du lisier brut permet d'extraire une partie des matières en suspension de ce lisier. La phase solide obtenue représente environ 5% de la masse initiale de lisier brut. Ce procédé permet de retenir dans la phase solide environ 8-10 % de l'azote et 24-30% du phosphore. L'alternance de phases d'aération et de " non aération " dans le réacteur de traitement entraîne une élimination d'azote de l'ordre de 60-70% de l'azote initial du lisier brut, en favorisant la nitrification de l'azote ammoniacal du lisier puis la dénitrification. La séparation de phase du lisier aéré concentre une partie des éléments " non biodégradable " dans la phase boue ; 63-73% du phosphore, 60-90% du cuivre et du zinc. La gestion agronomique de ce co-produit apparaît alors délicate au niveau de l'exploitation et le développement de filières de valorisation de ces produits s'avèrent nécessaires. La consommation énergétique pour le fonctionnement de ces stations de traitement du lisier de porcs se situe, selon la complexité des équipements, entre 17 et 28 kWh.m-3 de lisier. Les suivis hebdomadaires effectués sur trois stations types nous ont permis de montrer que : - la qualité des effluents en sortie de la filière de traitement est correcte pour l'ensemble des stations étudiées et correspond au cahier des charges initial. - la charge carbonée du lisier brut est le facteur principal influençant les processus de traitement, notamment l'élimination de l'azote par nitrification et dénitrification. Ainsi, les variations importantes des caractéristiques du lisier brut nécessitent des interventions régulières afin de maintenir les performances de traitement. L'étude des cinétiques de nitrification et dénitrification montre qu'une synchronisation entre les cycles d'aération/anoxie et les cycles d'alimentation permet des conditions optimums aussi bien pour la nitrification que pour la dénitrification. Les vitesses de nitrification observées sont de l'ordre de 6 à 8 mgN.l-1.h-1.