Étude de faisabilité sur le traitement et la valorisation agricole des biosolides de la Ville de Saint-Jean-sur-Richelieu

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2 Étude de faisailité sur le traitement et la valorisation agricole des iosolides de la Ville de Saint-Jean-sur-Richelieu Réalisation: avec l aide financière: Séastien Marquis, B.Sc., Ville de Saint-Jean-sur-Richelieu Françoise Forcier, ing.,agr.,m.ing., SOLINOV Benoit Beaudoin, agr., M.Sc.Env., SOLINOV Colloque du Conseil canadien du compost, 21 septemre 2012, Montréal

3 Plan de la présentation INTRODUCTION - Séastien Marquis Contexte de la STEU de Saint-Jean-sur-Richelieu Historique de gestion des iosolides de la Ville ÉTUDE DE FAISABILITÉ ET ESSAIS TERRAIN Françoise Forcier Ojectifs de l étude Résultats des essais de compostage et d entreposage Résultats de l analyse comparative de scénarios de gestion (transport, compostage / iométhanisation et épandage agricole) Conclusions 3

4 Contexte de la STEU de Saint-Jean-sur-Richelieu Ville de Saint-Jean-sur-Richelieu Population de haitants, 254 km 2 Superficie cultivée de hectares dont 89% en grandes cultures MRC du Haut-Richelieu de population, 999,7 km 2 Superficie cultivée de hectares dont 84% en grandes cultures Région de la Montérégie 4

5 Contexte de la STEU de Saint-Jean-sur-Richelieu Environ 10% d eaux usées de source industrielle Traitement mécanisé de type physico-chimique Déits de conception: moyenne : m 3 /d maximum : m 3 /d Biosolides produits : ± tonnes à 30% m.s. Temps de séjour dans l usine: 24 à 36 heures Station d épuration de type physico-chimique 5

6 Historique de gestion des iosolides de la Ville Économies liées à la valorisation agricole régionale de 2004 à 2011: $ (compostage/enfouissement) M$ de redevances à l élimination ( ) (t/an) Valorisation agricole (mai-nov.) Total iosolides produits Compostage (>150km) Enfouissement (>150km) 6

7 Valorisation agricole directe des iosolides Un choix avantageux Valorisation agricole directe entreposage temporaire à la ferme et épandage au moment propice (après récolte) Avantages: Détournement de l enfouissement et énéfices associés (environnement-ges, coûts et redevances à l élimination) Économies sur le transport hors territoire et sur les frais de compostage Flexiilité accrue aux opérations de la station Valeur fertilisante comme engrais organique pour les producteurs agricoles locaux Contraintes: Difficultés d accès aux champs en période pluvieuse (sols argileux), aménagements requis et coûts lieu de disposition requis en tout temps Coordination importante requise tous les jours de la semaine Appréhension potentielle et expertise requise pour assurer une onne gestion Contrôle rigoureux et constant de la qualité des oues 7

8 Étude de faisailité sur le traitement et la valorisation agricole des iosolides de la Ville de Saint-Jean-sur-Richelieu Réalisée pour: avec l aide financière de: Une réalisation de: 8

9 Ojectifs de l étude de faisailité et essais terrain Vérifier par le iais d essais sur le terrain quel est le mode de traitement le plus approprié des iosolides, durant les périodes où l accès à la ferme n est pas possile (hiver), pour utilisation agricole Entreposage temporaire (centralisé) Compostage, en cominaison avec des résidus de ois / résidus verts Comparer différents scénarios de gestion agricole régionale de la totalité des iosolides - analyse asée sur des critères techniques, économiques, environnementaux et sociaux Faisailité du compostage sur le territoire de la Ville (SITE pour le traitement et enjeu de la distance séparatrice en regard des odeurs) Traitement optimal aux fins de valorisation agricole et intérêt du prétraitement par iométhanisation 9

10 Scénarios de gestion régionale des iosolides étudiés Période de mai à novemre De 30% (3600 t) à 45% (5400 t) transporté directement au champ De 600 t à 2400 tonnes vers un lieu centralisé, accessile en tout temps Période d hiver (déc. à avril) 6000 tonnes vers un lieu centralisé de compostage / entreposage STEU iosolides déshydratés t/an en 2032 (35% m.s.) BIOméthanisation iosolides digérés (prétraitement optionnel à la STEU) 30 à 45% Entreposage temporaire à la ferme 55 à 70% Compostage ou entreposage centralisé Résidus verts (RV) 6900 t/an Avec ou sans prétraitement à la STEU - iométhanisation 9354 t de iosolides digérés (.h.) Variante du séchage et entreposage centralisé (3000 t à 92% m.s.) Reprise et épandage aux sols agricoles, au moment opportun Autres marchés (RV) (horticulture ornementale) 10

11 Faisailité de la valorisation agricole de la STEU sur le territoire de la MRC du Haut-Richelieu Potentiel théorique de valorisation des iosolides ( t/an) Intérêt des producteurs agricoles locaux: essais (iosolides /composts) Territoire agricole du Haut-Richelieu Ville MRC Superficie cultivée (ha) Superficies en grandes cultures (%) Besoins annuels des cultures en éléments fertilisants (t/an) Parts des esoins annuels pouvant être comlés par l utilisation des iosolides de la STEU (%) ,3 1,0 11

12 Essais de valorisation agricole sur le territoire de 2008 à 2011, diverses cultures, iosolides et composts Qualité des iosolides de Saint-Jean-sur-Richelieu C2-P2-O3 (par défaut) Contraintes d épandage agricole liées à O3 (odeur) et P2 (pathogènes) Valeur fertilisante estimée à 10,59$/tonne humide ou 105,9$/hectare (P limitant le taux d application) Paramètres étudiés au cours des essais Intérêt des producteurs agricoles, faisailité d accès au champ de mai à novemre et acceptailité sociale (voisins des sites) Comportement des oues entreposées au champ (odeur, humidité, valeur fertilisante, perte de poids/volume, etc.) selon les saisons Éléments de coût de la pratique (coordination, compensation pour frais d épandage, superficies non cultivées, recouvrement des amas) 12

13 Ojectifs et méthodologie des essais terrain Compostage et entreposage au site expérimental Série Déut Fin Ojectif principal 1 Nov Mars 2011 Statuer sur le mode de gestion optimal en période hivernale : entreposage versus compostage, copeaux ou feuilles mortes comme agent structurant, compostage avec un seul retournement (type agricole) ou compostage plus intensif 2 Janv Mars 2011 Impact du recouvrement (âche) sur les amas de iosolides entreposés en hiver 3 Juin 2011 Août Sept Oct Entreposage et compostage en été versus hiver, impact du retournement, selon l agent structurant utilisé Entreposage et compostage en été versus hiver, impact du retournement, selon l agent structurant utilisé. Étude plus détaillée de l évolution des odeurs en cours de compostage des iosolides. Durée requise pour atteindre le critère de maturité P1 et désodoriser Niveau d odeur et évolution lors du compostage et entreposage Type d agent structurant et intérêt de composter avec résidus verts Évolution des caractéristiques agronomiques lors du traitement 13

14 Résultats des essais de compostage/entreposage faisailité d atteindre la maturité P1 des composts durant l hiver Pour favoriser l atteinte de P1 durant l hiver: Minimum de copeaux (1/1), feuilles mortes en complément au esoin Ariter des précipitations en compostant sous toiture / toile Retournements aux moments propices avec retourneur d andains 14

15 Résultats des essais de compostage/entreposage durée nécessaire pour désodoriser les iosolides La désodorisation des iosolides est atteinte avant la maturité 8 semaines (entreposage et compostage) suffisent pour une réduction majeure le compostage est plus performant en regard de ce critère, même en période hivernale (et permet d atteindre P1) Émission d odeurs (uo/m 2 -s) Compostage (andains au repos) Entreposage (amas au sol) Compostage Statique Entreposage Statique Semaines 8 8 semaines 12 15

16 Résultats des essais de compostage/entreposage niveau d odeur des iosolides avant et pendant le traitement Émission d un andain au repos vs fumier de ovin (O2) < < iosolides entreposé (frais) < < résidus d heres (O3) < < < iosolides + copeaux iosolides + feuilles Émission après retournement d un andain vs fumier de ovin ~ iosolides entreposé (frais) ~ résidus d heres (O3) < iosolides + copeaux et feuilles (O1) < < iosolides+ feuilles Fumier ovin Boues seules Fumier ovin Résidus gazon Boues seules Boues+ copeaux Boues+ feuilles Résidus gazon Feuilles Boues+ copeaux Boues+ feuilles Feuilles 16

17 Résultats des essais de compostage/entreposage agents structurants les plus avantageux Copeaux plus avantageux que les feuilles seules pour un compostage rapide, Valeur fertilisante des iosolides un peu réduite par compostage, mais intérêt plus élevé des producteurs agricoles (odeur, plus de matière organique, meilleure logistique de valorisation et moins de contraintes réglementaires) Compostage préférale à l entreposage en hiver Couleur rune, friale, morceaux de ois, présence de fines particules Couleur gris-noir, peu friale, présence de nervures et de mottes Compost de iosolides et de copeaux d émondage (1/1) issu des essais 2011 Compost de iosolides et de feuilles mortes (1/1) issu des essais

18 Scénario 1 avec compostage sur aire ouverte au site identifié sur le territoire de la Ville 18 Concept technique préliminaire Aire de réception, petit âtiment de service, voies de circulation Plateforme de compostage étanche, avec toiture (ari hivernal, première phase de compostage, limiter les agents structurants, minimiser les eaux usées) Bassin de captage des eaux usées + RV 18

19 Scénario 2 avec prétraitement par iométhanisation Biométhanisation + compostage des oues digérées-déshydratées au site retenu sur le territoire de la Ville Option: séchage des iosolides avec entreposage centralisé Bassins de décantation Préparation Digestion anaéroie STEU Résidus verts 6900 t/an 4677 t/an Préparation et mélange Compostage Sous toiture Compostage Sur aire ouverte SITE (ouvert) Déshydratation 4677 t/an Entreposage % siccité Épandage Champs / Site de valorisation 19

20 Comparaison des coûts des scénarios de gestion des iosolides par valorisation agricole tonnes sèches IMMOBILISATIONS (20 ans, 5%) Aide financière (%) - PTMOBC Coût après aide financière ($) OPÉRATIONS Frais fixes et frais variales ($/an) Scénario 1A (compostage SITE avec RV) SITE 50% Scénario 2A (iométhanisation STEU + séchage) Scénario 2B (iométhanisation STEU + compostage SITE ) STEU SITE STEU SITE 67% 67% 67% 50% COÛT TOTAL ANNUEL $/an $/an $/an Revenu - compostage des RV ( ) 0 ( ) Valorisation agricole Coût de transport (SITE, champ) COÛT total annuel ($/an) CÔUT de revient ( t.h.) $ $ $ 64 $/tonne 93 $/tonne 72 $/tonne Comparaison enfouissement Coûts annuels ($/an) ( $) ( $) ( $) 20

21 Évaluation des impacts environnementaux émissions de GES et distances de transport Km totaux

22 Comparaison des scénarios de gestion des iosolides analyse sur l ensemle des critères 22

23 Conclusions de l étude de faisailité /essais C1. La valorisation agricole de la totalité des iosolides par épandage au sol est faisale, mais exige une onne coordination des esoins et des contraintes de la production agricole propre à la région C2. Le scénario de compostage centralisé jumelé à l épandage direct au sol en été est techniquement faisale sur le SITE retenu par la Ville et apparaît comme étant une avenue viale à long terme C3. Il ressort de l analyse comparative que parmi les scénarios de traitement (compostage, iométhanisation, entreposage) et de valorisation agricole, le scénario de compostage des iosolides avec les résidus verts de la Ville est le plus avantageux dans le contexte de l étude C4. L ajout d un prétraitement par iométhanisation présente un intérêt sur le plan environnemental, s il est fait à la STEU. Par contre, la iométhanisation avec séchage thermique des iosolides digérées est moins avantageux. Le compostage sans digestion demeure plus avantageux sur le plan des coûts et de la simplicité de mise en œuvre à Saint-Jean-sur-Richelieu. 23