Traitement des effluents de salle de traite avec des filtres pouzzolane

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1 Traitement des effluents de salle de traite avec des filtres pouzzolane Le traitement des effluents de fromagerie, lactosérum et eaux blanches, par cultures fixées sur filtre pouzzolane a été mis au point à la station expérimentale régionale du PRADEL. Plusieurs études ont mis en évidence la capacité épuratoire du procédé à traiter les effluents chargés (lactosérum) et les effluents de salle de traite et de fromagerie (eaux blanches). 1. Descriptif de la filière pour le traitement des effluents de salle de traite Principe du procédé Le procédé est basé sur le développement de cultures bactériennes fixées sur un support granulaire constitué de pouzzolane. Le traitement est réalisé par la combinaison des mécanismes épuratoires physiques et biologiques. Le mécanisme physique est celui de filtration par la pouzzolane (roche volcanique à forte porosité) ; il permet la rétention des matières en suspension grossières à la surface du filtre. L épuration biologique repose sur la formation d un biofilm à la surface des grains de pouzzolane. Elle agit en deux phases : adsorption et stockage rapide des composés organiques, puis minéralisation. Cette dernière se poursuit notamment au cours de la phase de repos à laquelle sont soumis les filtres fonctionnant en alternance. Description de la filière La filière de traitement est composée d une cuve de recyclage munie de deux pompes, de deux massifs filtrants qui fonctionnent en alternance et d une zone d épandage végétalisée (schéma 1). Schéma 1 : Descriptif 1

2 L effluent collecté est stocké pour deux traites successives dans la cuve de recyclage. Il est ensuite traité sur l un des deux filtres par recyclage. Cette opération se fait généralement entre la traite du matin et celle du soir afin de surveiller le fonctionnement du dispositif. La porosité importante du filtre contribue au transit rapide de l effluent qui revient dans la fosse de recyclage par gravité. Quatre recyclages sont nécessaires pour traiter l effluent. Après cette phase de traitement une deuxième pompe vide la cuve, avant la traite suivante, en envoyant l effluent sur une zone d infiltration végétalisée aménagée sur le site. La cuve de recyclage vide est à nouveau disponible pour recevoir le nouvel effluent brut à traiter des deux traites suivantes, du soir et du lendemain matin. Chacun des deux filtres est alimenté par alternance avec une semaine d aspersion et une semaine de repos. CAS DES EAUX VERTES Les eaux vertes de nettoyage des quais peuvent également faire l objet d un traitement dans les filtres garnis de pouzzolane. Il faut alors mettre en place une fosse toutes eaux de décantation avant la cuve de recyclage. Cette dernière a pour but de piéger les matières en suspension qui risquent de colmater le filtre et boucher de façon intempestive les ajutages des asperseurs. Conception de la filière - La cuve de recyclage La cuve de recyclage est enterrée afin de permettre l écoulement gravitaire des effluents provenant de la salle de traite. Compte tenu de l alternance des phases de remplissage et de vidange, la cuve doit avoir une bonne résistance mécanique. Elle peut être en polyéthylène renforcée ou en béton. Elle doit être équipée, à l arrivée de l effluent, d un filtre destiné à retenir les matières grossières. La pompe de recyclage doit assurer un cycle d aspersion du filtre en moins d une heure. La Hauteur Manométrique Totale (HMT) doit être égale à la hauteur des filtres et de la cuve plus la pression nécessaire à l aspersion. Le débit doit ainsi être de 6 m 3 /h et la HMT de 8 mètres. La pompe de vidange doit vider la fosse en une heure maximum et permettre un refoulement pour une HMT égale à la hauteur de la cuve ; c est à dire un débit minimum de 3 m 3 /h et une HMT de 2 mètres. Les deux pompes sont commandées par horloge et équipés de sécurités : poires de niveaux haut et bas. - Les filtres Les filtres reposent sur une dalle bétonnée de 10 cm d épaisseur minimum avec une pente de 2 % dirigée vers un tuyau PVC ou un caniveau de collecte qui dirige l effluent vers la cuve de recyclage. Des hourdis, disposés horizontalement sur toute la surface du filtre, assurent le drainage et l aération de ce dernier. Ces hourdis communiquent à l extérieur du filtre par des ouïes aménagées à la base des parois (photo 2). 2

3 Photo 2 : Hourdis d aération et de drainage Des galets de granulométrie 20/40 recouvrent les hourdis sur une épaisseur de 20 cm. La pouzzolane, de granulométrie 6/10 mm, (photo 3) garnit le filtre sur une hauteur de 80 cm (schéma 2). Si elle n est pas fournie lavée, elle devra être débarrassée de ses fines par rinçage à l eau pour éviter le colmatage interstitiel des grains de pouzzolane. Des drains d aération horizontaux disposés à mi-hauteur de la couche de pouzzolane, et reliés à la surface par des cheminées, améliorent l oxygénation du substrat. Schéma 2 : Coupe du massif filtrant. Photo 3 : Pouzzolane 6/10 Les deux filtres, installés en parallèle, sont alimentés en alternance sur un cycle de deux semaines : l un en aspersion et l autre en repos. Cela permet au support (substrat) de se régénérer et éviter son colmatage par la biomasse (photo 4). Une vanne trois voies assure la distribution, apres la cuve de recyclage, vers l un ou l autre des deux filtres (schéma 1). 3

4 Photo 4 : Deux filtres à fonctionnement en alternance Les parois des filtres peuvent être construites en métal galvanisé protégé par un revêtement époxy, ou en béton (Photos 5 et 6). Photo 5 : Filtre avec paroi métallique Photo 6 : Filtre avec paroi «béton» - L aspersion L aspersion sur le filtre est assurée au moyen de soucoupes (arroseur statique circulaire) réparties uniformément à la surface (photo 7 et 8). Photos 7 et 8 : Dispositifs d aspersion 4

5 Le fonctionnement et l entretien du dispositif consistent à : - basculer la vanne trois voies une fois par semaine (sélection du filtre) ; - nettoyer le filtre de la cuve de recyclage tous les 15 jours à 1 mois ; - vérifier le bon fonctionnement du système (pompes, asperseurs, ). 4. Dimensionnement de la filière La cuve de recyclage doit pouvoir contenir la production quotidienne d effluent et la pluie tombant sur la surface des filtres sur une période de 24 heures. L activité bactérienne du filtre dépend de la température, donc indirectement de l altitude et de la période à laquelle se produit le pic de lactation. Le tableau 2 indique la charge organique maximale applicable par m² de filtre et par jour en fonction de la période du pic de lactation et de l altitude. Tableau 2 : Charge organique maximale applicable : grammes de DCO par m² de filtre et par jour. Période du pic de lactation Printemps Eté Automne Hiver Altitude 300 à 400 m à 500 m à 600 m à 700 m m et plus Le filtre à pouzzolane étant sensible au froid il est par conséquent inadapté aux zones de gel prolongées (montagne). Pour des altitudes supérieures à 500 m, on prendra soin de placer les installations dans des zones ensoleillées en hiver( versant sud) S il y a traitement des eaux vertes, la fosse toutes eaux est dimensionnée sur la base de 9 jours de stockage d effluents (eaux blanches et eaux vertes). Les concentrations des effluents prises en considération pour dimensionner les surfaces de filtre sont respectivement de 2,9 g DCO/litre pour les eaux blanches et 3.2 g DCO/l pour les eaux blanches mélangées aux eaux vertes après traitement primaire en fosse de décantation. 5. Coût de la filière pour le traitement des effluents de salle de traite Deux situations peuvent être envisagées pour le traitement des effluents de salle de traite : Cas 1 : traitement des eaux blanches seules avec un dispositif réduit à 1 cuve de recyclage et 2 massifs filtrants. Cas 2 : traitement des eaux blanches et vertes (de quais) avec un dispositif constitué d une fosse toutes eaux, 1 cuve de recyclage et 2 massifs filtrants. Ces deux situations, chiffrées pour deux élevages de taille différente, sont présentées dans le tableau 3. 5

6 Tableau 3 : Exemples de dimensionnement et de coûts. Type d installation Bovin, 2 x 4 épi double équipement Caprin, 2 x 8 épi double équipement Volume eaux blanches Volume eaux vertes Cas 1 Eaux blanches salle de traite seules Bovin, 2 x 12 TPA Cas 2 Eaux blanches salle de traite + eaux vertes quais Bovin, 2 x 4 épi double équipement Bovin, 2 x 12 TPA 400 l/jour 800 l/jour 400 l/jour 800 l/jour DCO à traiter g/jour g/jour Dimensionnement de la filière Volume de la cuve de recyclage Volume de la fosse toutes eaux Surface totale de filtre (300 g DCO / m²) Coût moyen en auto-construction (en ) l/jour 640 l/jour g/jour g/jour g/jour g/jour 1 1 m 3 1 m 3 1 m 3 2 m m 3 13 m 3 4 m² 8 m² 7 m² 16 m² Unités de filtration et cuve 2 Fosse toutes eaux Pompes et accessoires Electricité TOTAL Après traitement primaire 2 Structure béton + pouzzolane + asperseurs + cuve 6