Gestion des effluents et des déjections (GED)

Certains éleveurs ont opté pour la séparation de phase (liquide / solide) dans leur stratégie de gestion des lisiers pailleux. Une technique qui a ses avantages et ses limites. La séparation de phase peut intéresser les éleveurs qui produisent des lisiers pailleux, obtenus avec 0,5 à 1,5 kg/jour/vache de paille. Le stockage et l’épandage de ces matières soulèvent des difficultés, comme par exemple les bouchages des rampes sur les tonnes. En séparant de façon mécanique le liquide du solide (les deux « phases »), on peut améliorer la gestion des déjections, moyennant bien sûr un investissement supplémentaire. Le liquide, en fait du lisier filtré, est facile à stocker, à malaxer et à épandre avec des enfouisseurs ou des pendillards. Il demande moins de volume de fosses. Il peut également servir pour alimenter un système d’hydrocurage. Le solide peut, lui, se composter, et être ainsi épandu sur des surfaces nouvelles. Certains éleveurs qui ont un séparateur mécanique à vis compacteuse réemploient cette phase solide comme matériau de litière des logettes.

Une installation complexe et coûteuse mais à étudier en cas d’agrandissement de troupeau

L’installation en matériel et en ouvrages de stockage est plus complexe (pré-fosse avec malaxeur et pompe alimentant le séparateur, séparateur sur une plate-forme de 3,5 m de hauteur en moyenne, une fumière, une fosse en géomembrane) et donc plus coûteuse par rapport à une filière unique classique avec 100 % de lisier ou 100 % de fumier. Cette technique est donc à réserver à des troupeaux de taille importante, en particulier en cas d’agrandissement de troupeau car elle permet de valoriser des ouvrages existants et d’investir dans des compléments d’ouvrages et de matériel. Le coût du matériel supplémentaire (hors ouvrages de stockage) se situe autour de 45 000 et 65 000 euros.

Pour la partie liquide : attention à la confusion avec les effluents peu chargés

La phase liquide demeure un lisier au sens de la réglementation, car elle conserve une partie dominante (60 à 90 % selon le type de matériel) des éléments NPK de l’effluent. Les lisiers filtrés ne peuvent pas et ne doivent pas être considérés comme des effluents peu chargés. Rien à voir donc avec les eaux de nettoyage de salle de traite ou les eaux pluviales sur les aires de vie des animaux (eaux brunes) ou de fumière non couverte qui représentent quelques % de NPK produit par le troupeau. I

Les lisiers filtrés peuvent être épandus avec un réseau d’irrigation, mais à condition d’employer une rampe à pendillards et de respecter des doses compatibles avec la végétation en place.

Certains parlent parfois de « lagune » pour désigner les fosses de stockage des lisiers filtrés. D’où un glissement vers la notion de « lagunage », qui désigne un mode de traitement d’effluents peu chargés, pratiqué dans des fosses peu profondes (un mètre) et au nombre de 3 placées en série comme dans les stations d’épuration. Or le lisier filtré est stocké en une seule fosse classique, de 2,50 à 4 m de profondeur. C’est une fosse de stockage qui n’a rien à voir avec les lagunes d’un système de traitement des effluents.

Deux technologies différentes sur le marché

Techniquement, la séparation de phase est réalisée par deux types de matériels : des tamis vibrants ou des vis compacteuses.

Séparateur à vis compacteuse : un solide plus sec sans écoulement	Séparateur à tamis vibrant : un solide plus humide avec écoulement
Les vis compacteuses compriment le lisier dans une grille cylindrique, avec un assèchement réglable (contrôle de la sortie du produit solide). Le produit solide à un taux de matière sèche souvent compris entre 25 et 30 %. La part des éléments retenue dans le solide est plus faible en lien avec des mailles de grille plus larges. Par ailleurs, la présence de paille peut perturber le fonctionnement et aboutir à du colmatage. Il est alors conseillé de réduire les quantités de paille, de travailler avec de la paille hachée ou de recycler la partie solide après compostage pour l’hygiéniser.	Les tamis vibrants ont une grille à maille métallique, en pente réglable, au dessus de laquelle le lisier s’égoutte. La demande d’énergie est faible mais un colmatage peut se produire. La mise en place d’un équipement complémentaire pour éviter ce colmatage est possible quand la nature du lisier le nécessite. Il permet de bien séparer des lisiers pailleux voire les fumiers très mous et retiennent dans la partie solide une part plus importante que l’autre système grâce à des grilles plus fines. Par contre le produit solide sort avec un taux de matière sèche autour de 18 à 22 % qui s’égouttera sur la plate-forme de stockage. Le solide est trop humide pour être utilisé comme matériau de litière dans les logettes.

L’étude se poursuit dans une dizaine d’élevages supplémentaires pour mieux caractériser les produits issus de la séparation notamment selon le type de matériel et la teneur en matière sèche du lisier. Elle devrait aussi permettre de mieux cerner les conditions de bon fonctionnement de la séparation de phases et d’en évaluer les coûts d’investissement et de fonctionnement (entretien, pièces d’usure, électricité...).

Les types d'effluents issus de la transformation laitière

Les effluents produits par une transformation fromagère sont de deux types : les eaux blanches issues du lavage du matériel et des locaux, le lactosérum qui est un sous-produit des fabrications.

Le lactosérum géré seul peut être valorisé en alimentation animale. En mélange, les eaux blanches et le lactosérum peuvent être stockés puis épandus, ou faire l’objet d’un traitement approprié.

Pour traiter les effluents d’un atelier de transformation fromagère, il est parfois possible de raccorder l’atelier au réseau communal. Dans ce cas, il faut faire des démarches auprès des services municipaux et, si la station d’épuration a la capacité de traiter les eaux blanches estimées au pic de production, demander une autorisation de raccordement et une convention avec la commune  qui aboutira à une taxe d’assainissement basé sur la charge à traiter et à estimer en EqH. Si cela n’est pas possible, il existe différents systèmes d’épuration, selon la qualité et la quantité d’effluent rejeté. Il est indispensable de faire appel à un bureau d’études spécialisé dans le traitement des effluents agricoles qui proposera une filière adaptée aux volumes à traiter et aux sols.

Les systèmes d’épuration sont raisonnés en fonction de la présence ou non du lactosérum dans les effluents à traiter et selon les technologies mises en œuvre dans l’atelier.

Catégories d'effluents et filières de traitement

Les types de traitements

Le traitement des effluents peut nécessiter de 2 à 3 étapes en fonction de la solution technique retenue, par exemple un prétraitement en fosse puis un épandage.

Les fosses toutes eaux et les décanteurs (traitement primaire)

Adapté pour le traitement des eaux blanches, le principe est de laisser décanter la partie solide des matières en suspension (épuration de la phase liquide), puis de laisser fermenter les boues avant de les épandre sur champ (après au moins 5 jours de stockage). Ce système représente une étape de prétraitement dans le cas d’un mélange eaux blanches-lactosérum, il n’est à proscrire pour le lactosérum pur.

Filtre planté de roseaux à 2 étages ou à un étage avec recyclage

Les filtres à sable plantés de roseaux sont une technique où la phase liquide récupérée après décantation s’écoule dans plusieurs bacs à forte granulométrie, dans lesquels sont plantés des roseaux. Chaque bac filtre l’effluent et favorise son épuration par l’action des bactéries et la fixation de l’azote par les roseaux. Ce système ne s’applique qu’aux eaux blanches seules.

L’épandage

Procédé d’épuration par filtration biologique, le principe est de laisser l’effluent s’infiltrer dans le sol où les bactéries procèderont à sa purification. L’effluent doit subir un traitement primaire en amont (stockage en décanteur-dégraisseur) avant d’être épandu.

Plusieurs types d’épandage sont possibles :

• L’épandage souterrain : sur un terrain planté de saules, l’effluent s’écoule dans un tuyau percé souterrain. Les bactéries du sol abattent ainsi pratiquement 80% de la DCO (Demande Chimique en Oxygène).

• L’épandage y compris en hiver : après un traitement primaire (plusieurs semaines de stockage), les eaux usées sont épandues à la surface du sol, sur le même principe que l’épandage de lisier. Le volume du stockage est calculé en fonction de la durée variable selon les caractéristiques météorologiques de la région. Le but est de pouvoir épandre y compris en hiver mais sur un sol ressuyé.

Des solutions techniques complémentaires

• Les cultures fixées sur pouzzolane

Ce système adapté aux ateliers fermiers de plus grande taille. Cependant il permet une épuration très importante des effluents (eaux blanches + lactosérum). Ceux-ci passent par différentes étapes notamment de filtration physique puis de dégradation bactérienne.

• Les boues activées (SBR)

Micro station d’épuration, ce procédé est adaptable à tous les types d’infrastructures, avec un rendement épuratoire supérieur à 95%. L’installation composée de deux bacs fonctionne par cycles, en alternance. L’effluent est d’abord stocké et décanté, puis le mélange est brassé et oxygéné pour favoriser l’action des bactéries. Suit une deuxième étape de décantation, laissant une phase liquide épurée et des boues également traitées, qui sont ensuite épandues.

• La méthanisation

Les effluents laitiers sont stockés dans une cuve, en conditions anaérobies (privés d’oxygène), où des bactéries vont consommer la matière organique et produire du méthane. Ce procédé a un double avantage, il permet de traiter efficacement les effluents (qui pourront être rebasculés sur le réseau communal ou être épandus), mais il est aussi producteur d’énergie (potentiellement utilisable pour le chauffage de l’eau par exemple).

• Filtre végétalisé

Le traitement s'effectue au sein des filtres plantés (1 ou plusieurs filtres en fonction des volumes à traiter) qui peuvent être assimilés à des sols reconstitués dans lesquels des plantes sont installées. Le traitement  commence dans le filtre à écoulement vertical en milieu aérobie, puis se poursuit dans le filtre végétalisé. Une dégradation lente effectue la finition du traitement des matières organiques en solution. Il se vide par trop plein, et est donc toujours rempli d'eau sans que celle-ci ne soit affleurante. Les plantes absorbent pour leur métabolisme une partie des nitrates et des phosphates. En sortie de traitement, il est conseillé d’infiltrer par un drain les eaux dans le sol.

Cas du lactosérum pur

Le lactosérum est un déchet organique extrêmement polluant et il est très difficile de l’épurer. Malgré cela plusieurs solutions sont envisageables :

• La valorisation animale

La plus simple et la moins onéreuse, cette solution est aussi un avantage du fait de la grande valeur énergétique que représente le lactosérum en tant qu’aliment (riche en éléments nutritifs). Cependant, il doit être distribué de manière régulée car il pourrait causer certaines maladies chez les animaux (fièvre de lait). A dosage contrôlé et/ou dilué dans de l’eau, le risque est très limité.

• Le mélange dans la fosse à lisier

La règlementation française autorise le mélange du lactosérum dans la fosse à lisier (Circulaire du 11 octobre 2004), à la condition qu’il représente moins de 50% du volume du mélange. Après un temps de stockage de deux à quatre mois (épuration « naturelle ») le mélange peut être épandu sur parcelle. Dans ce cas, le carnet d’épandage doit prendre en compte cet apport de matière.

• Prétraitement su tas de compost ou lombri-filtration

Une technique possible est le prétraitement sur tas de compost avec ou sans lombri-filtration puis incorporation du produit prétraité à une chaine de traitement des effluents peu chargés (par exemple BTS puis filtre planté de roseaux à 1 étage avec recyclage)

Que dit la réglementation nationale ?

Les arrêtés du 27 décembre 2013 concernant les installations classées pour la protection de l’environnement soumises à déclaration, à enregistrement ou à autorisation précisent que les effluents peu chargés peuvent être traités « par une filière de gestion validée dans le cadre du programme de maîtrise des pollutions d’origine agricole (PMPOA) ». Ce texte fait référence à la circulaire du 31 juillet 2007 sur « l’actualisation des filières de traitement des effluents peu chargés ».

Les arrêtés « Installation classées » précisent des éléments sur l’épandage sur des terres agricoles des effluents d’élevage, bruts ou traités :

• production d’un plan d’épandage,

• épandage afin d’être soumis à une épuration naturelle par le sol et d’être valorisés par le couvert végétal.

• Interdiction par aéro-aspersion sauf pour les eaux issues du traitement des effluents d’élevage. L’épandage par aspersion est alors pratiqué au moyen de traitements ne produisant pas d’aérosol.

L’arrêté du 19/11/ 2011 concernant le Programme d’Actions Nationale (PAN) précise que l’épandage des effluents peu chargés est autorisé sur les prairies implantées depuis plus de six mois y compris dans la période du 15 novembre au 15 janvier dans la limite de 20 kg d’azote efficace/ha.

Toutes ces règles d’épandage concernent donc les effluents après traitement, ce qui justifie la mise en place systématique d’une étape finale avec épandage sur une zone végétalisée. Cet épandage final est d’autant plus nécessaire qu’aucun des procédés de traitement proposés ne permet d’obtenir une épuration suffisante pour respecter en continu les normes de rejets directs.

Les différents procédés de traitement

Le graphique 1 présente les différents procédés de traitement des effluents peu chargés classés en 4 catégories : l’épandage sur prairie, le lagunage naturel, les filtres avec végétaux (5 options) et les filtres à pouzzolane. Des fiches techniques destinées aux éleveurs sont disponibles sur ces différents procédés par exemple : Chambre d’agriculture des Pays-de-la Loire, Institut de l’Elevage, 2007 ; Chambres d’Agriculture de Picardie et du Nord Pas-de-Calais, Institut d’élevage, 2015).

Graphique 1 : les différents procédés de traitement

La plupart des procédés débutent par un traitement primaire de décantation, d’homogénéisation et de neutralisation éventuelle des produits lessiviels. Différentes options existent selon les dispositifs et la nature des effluents :

• fosse toutes eaux, ciblée uniquement sur filtres plantés de roseaux à 2 étages),

• bassins de sédimentation
  • simple en l’absence d’eaux pluviales souillées,
  • avec tampon d’orage en présence d’eaux pluviales souillées,
  • avec stockage pour le dispositif d’épandage direct sur prairies,

• filtre à paille pour une simple décantation.

Leur conception et leur entretien sont décrits dans le guide national (Ménard et al., 2007).

Voici quelques indications sur les différents dispositifs :

• L’épandage des effluents décantés sur prairies, y compris en hiver : L’épandage est réalisé dès que les conditions sont favorables, y compris en hiver : sol ressuyé, non gelé, absence de neige…, ce qui nécessite un stockage minimal lié aux spécificités météorologiques locales (durée et pluviométrie de l’épisode climatique décennal). L’épandage est calé pour respecter en particulier les doses d’azote acceptables en hiver et globalement sur l’année. Le dimensionnement du stockage minimal, le choix du matériel et son utilisation sont décrits dans le guide national (Ménard et al., 2007).

• Le lagunage : Après traitement primaire, les effluents traversent 3 bassins de faible profondeur (1 m) et en série, où ils subissent une épuration biologique par l’activité microbienne. L’étanchéité des bassins peut se faire avec le sol en place si l’étude pédologique est favorable. Sinon, une étanchéité par géomembrane est possible malgré un coût plus élevé, mais elle facilite l’entretien des berges et du pourtour des bassins. Le dimensionnement du dispositif, son utilisation et son entretien sont décrits dans le guide national (Ménard et al., 2007).

• Les filtres à sable plantés de roseaux à 2 étages : Après traitement primaire, les effluents sont dirigés vers 2 niveaux de filtres plantés de roseaux en série. Ces 2 niveaux sont en double afin de les alimenter une semaine sur deux : pendant qu’une série de 2 filtres est approvisionnée, l’autre traite la charge carbonée et azotée fixée. Avec un fonctionnement en gravitaire, le dénivelé nécessaire est de l’ordre de 2 m. Comme les effluents admissibles (tableau 2) sont les moins chargés, e traitement final peut se faire dans un sillon d’infiltration végétalisé. Le dimensionnement du dispositif, le choix du sable et des granulats, l’implantation des roseaux et l’entretien sont décrits dans le guide national (Ménard et al., 2007).

• Les filtres à sable plantés de roseaux à 1 étage sont une variante simplifiée des filtres plantés de roseaux à 2 étages : absence de traitement primaire et un seul niveau avec 2 filtres en parallèle alimentés une semaine sur deux. Il est validé spécifiquement et uniquement pour les eaux blanches des élevages ovins lait (Lacaze et al., 2006).

• Les filtres à sable plantés de roseaux à 1 étage avec recyclage : Ce dispositif avec des filtres plantés de roseaux a été adapté pour traiter une plus large gamme d’effluents (tableau 2) avec une efficacité épuratoire suffisante :
  
  • granulométrie plus grossière du support pour favoriser la filtration d’effluents un peu plus chargés,
  • un seul étage mais composé de 3 filtres alimentés une semaine sur trois pour augmenter la durée du traitement,
  • un recyclage de l’effluent en continu dans le traitement primaire (en moyenne 5 fois) pour favoriser le cycle nitrification / dénitrification.

Le dimensionnement du dispositif, le choix du sable et des granulats, l’implantation des roseaux, le sytème de recyclage et l’entretien sont décrits dans le guide national (Ménard et al., 2007).

• Les massifs filtrant végétalisés et les bosquets épurateurs : Ces procédés permettent de traiter une large gamme d’effluents (tableau 2). Ils utilisent la capacité épuratoire des sols avec une végétalisation particulière sur des petites surfaces :
  
  • Massifs filtrant végétalisés : 3 bassins de roseaux implantés en pleine terre et entourés de talus plantés d’eucalyptus (attention au gel dans certaines régions)
  • Bosquets épurateurs : bandes enherbées entourées de fossés et de haies adaptées à un milieu très humide.

Ils ont été validés pour des sols adaptés (analyse nécessaire) et pour des charges journalières limitées au maximum à 15 kg de Demande Globale en Oxygène (DGO = DCO + besoin en oxygène pour nitrifier l’azote). Le Dexel calcule automatiquement les critères de ciblage de ces 2 dispositifs. Ils peuvent être utilisés en traitement final des autres dispositifs. Le dimensionnement de ces 2 dispositifs, leur utilisation et leur entretien sont décrits dans le guide national (Ménard et al., 2007).

• Les filtres à pouzzolane : sur Ce procédé basé sur des cultures fixées sur pouzzolane est adapté aux ateliers fermiers avec une épuration très importante du mélange eaux blanches + lactosérum. Les différentes étapes intègrent notamment une filtration physique puis une dégradation bactérienne dans 2 bassins en parallèle avec recyclage des effluents. Le dimensionnement du dispositif, son utilisation et son entretien sont décrits dans le guide national (Dollé et al., 2007).

Tous les procédés se terminent par une étape finale d’épandage sur une surface enherbée dédiée, respectant la réglementation (voir 1^ère partie) dont la superficie dépend de la charge résiduelle azotée ou carbonée ainsi que de la capacité de réception hydraulique des sols.

Le dimensionnement de ces dispositifs est intégré au logiciel Dexel.

Quels types d’effluents sont possibles selon le procédé de traitement ?

Le tableau 2 précise la nature des effluents éligibles selon le type de procédé de traitement. Concernant le lagunage, les eaux blanches ne doivent pas être traitées seules pour des raisons d’odeurs.

Les effluents signalés par une croix rouges ne doivent pas être dirigés vers les procédés de traitement sous peine de leur dysfonctionnement, voire de leur colmatage. Ils doivent être stockés, voire traités spécifiquement (cas du lactosérum).

Tableau 2 : Nature des effluents possibles selon le procédé de traitement

(a) sous réserve de l'accord des autorités sanitaires et après traitement en fosse toutes eaux spécifique

Le traitement en station d’épuration collective est-il envisageable ?

Le traitement en station d’épuration collective est possible si l’atelier agricole est à proximité de la station d’épuration collective. Mais, une commune n’a aucune obligation d’accepter l’utilisation de sa station d’épuration pour traiter d’autres effluents que les eaux usées domestiques (EUD) des habitations de son zonage d’assainissement. Si le conseil municipal accepte le traitement d’effluents agricoles, une convention de rejet entre la commune (ou le gestionnaire de sa station) et l’entreprise agricole est à établir en précisant notamment la nature, la prise en charge du réseau de raccordement et la redevance annuelle d’assainissement qui dépendra de la charge maximale à traiter (en équivalents habitant).

Compte tenu de son coût, le traitement de ces effluents n’est à envisager qu’en dernier recours. Lorsque l’éleveur a exploité toutes les solutions alternatives (optimisation du plan d’épandage, réduction des rejets à la source…), il doit choisir le procédé de traitement le plus approprié à ces besoins.

Le choix du procédé dépend du volume à traiter

Le bilan de fertilisation sur le plan d’épandage va déterminer la quantité d’azote et/ou de phosphore excédentaire, tous deux étant principalement visés par les règlementations environnementales. La quantité d’effluent à traiter et la proportion d’excédents, par rapport aux quantités disponibles ou produites, seront alors les principaux critères de choix d’un procédé.

Certains d’entre eux comme les évapo-concentrateurs, la filtration membranaire, le traitement biologique par boue activée… présentent des coûts d’investissement élevés et sont donc à réserver à de grands volumes d’effluent à traiter annuellement (plusieurs milliers de m³/an).

D’autres procédés sont envisageables dès quelques centaines de m³ d’effluent à traiter annuellement (vis compacteuse, compostage, transport sur longue distance…).

Enfin, d’autres dispositifs comme la séparation de phases par décanteuse-centrifuge sont coûteux mais envisageables en unité mobile, permettant la mutualisation des coûts d’investissement.

Des critères secondaires peuvent interférer dans le choix d’un procédé de traitement : mutualisation ou non entre éleveurs, nature des co-produits à gérer sur l’exploitation et perspectives de reprise pour transfert, adaptabilité du procédé (à des variations d’excédents, à des besoins d’hygiénisation, à la gestion d’autres éléments), technicité de l’unité (impactant notamment les coûts de maintenance).

Le ci-dessous illustre, de manière simplifiée, les principaux procédés de traitement. Ils s’utilisent essentiellement sur effluents liquides (lisier et/ou digestat liquide). En pratique, il existe des chaînes de traitement plus complexes.

Différentes options à réflechir

1.      La vis compacteuse

En retenant les éléments grossiers des effluents, ce séparateur de phases permet un meilleur écoulement de la fraction liquide dans les canalisations, son épandage avec un pendillard ou un enfouisseur, et évite le comblement des lagunes et des fosses de stockage. La vis compacteuse trouve d’autant plus son utilité que les effluents sont concentrés. Elle fournit par ailleurs un fertilisant organique solide pour des parcelles éloignées. Ce type de séparateur de phases est généralement bon marché et d’un entretien aisé.

 2.      La décanteuse-centrifuge

Compte tenu de la technologie mise en œuvre, le phosphore et la matière sèche des effluents sont extraits avec efficacité. Selon les besoins, elle peut être utilisée seule, en version fixe ou mobile, ou plus généralement combinée avec d’autres dispositifs (filtration membranaire, traitement biologique par boue activée…). Décanteuse-centrifuge et vis compacteuse constituent les séparateurs de phases les plus utilisés. D’autres procédés sont toutefois en usage : tamis fixe et vibrant, filtres à bande, séparateurs à disques… avec l’utilisation (ou non) de floculants et coagulants.

3.      Transport par camion

Pour des excédents d’éléments fertilisants modérés, et des distances de transfert de 15 à 100 km, le transport par camion est envisageable autant pour des effluents brut liquide que solide.

4.      Tapis de séchage

Ce procédé particulièrement énergivore implique l’utiliser d’énergie déjà disponible, par exemple l’énergie thermique dissipée par un co-générateur. A ce titre, les tapis de séchage sont préférentiellement utilisés pour la déshydratation d’un digestat plutôt qu’une déjection animale. Il peut être obtenu un digestat à plus de 70 % de matière sèche, très concentré en éléments fertilisants, permettant de réduire les coûts de transport et d’épandage. La quantité de digestat pouvant être traité dépend notamment de la concentration énergétique des intrants et de la chaîne de traitement retenue.

5.      Compostage

Le compostage est envisageable pour des refus de séparation de phases et des fumiers. L’objectif sera de déshydrater et stabiliser la matière organique mais aussi de l’hygiéniser par une montée en température significative. La perte de masse et de volume va permettre de réduire les coûts de transport et d’épandage. Pour les refus de séparation de phases, peu poreux et sujets au tassement, une teneur en matière sèche minimale de 28-30 % du produit frais doit être recherchée. Le compostage sera ainsi plus facile sur des refus de vis compacteuse ou de décanteuse-centrifuge que sur ceux provenant de tamis vibrants.

6.      Filtration membranaire

La filtration membranaire constitue une séparation de phases très poussée. Elle est essentiellement appliquée sur du digestat liquide. Elle permet de retenir tout ou partie des éléments fertilisants (selon le procédé retenu) dans un ou plusieurs concentrats liquides ne représentant plus que 40 voire 30 % du volume initial. La concentration des éléments fertilisants permet de réduire leurs coûts de transport et d’épandage. La déshydratation du concentrat avec l’énergie thermique issue d’un cogénérateur sera également moins énergivore qu’avec du digestat brut. Avec la technique membranaire la plus poussée (osmose inverse), il peut être obtenu de l’eau déminéralisée et hygiénisée, pouvant servir comme eau technique ou être épandue sur des surfaces agricoles sans limitation de quantité.

7.      Traitement biologique par boue activée

Ce procédé de traitement permet d’abattre, par volatilisation, la presque intégralité de l’azote ammoniacal d’un lisier ou d’un digestat. La performance épuratoire dépend donc de la proportion d’azote ammoniacal dans l’azote total, soit un peu plus de 60 % en moyenne. Ce procédé le plus souvent utilisé pour le traitement du lisier de porc peut aussi être mis en œuvre pour le digestat en aval de la méthanisation. Compte tenu des économies d’échelle envisageables, il peut s’adresser à de très grands excédents, tant en proportion d’azote à abattre, qu’en quantité totale d’effluent à traiter.

8.      Evapo-concentrateur

Les évapo-concentrateurs permettent de déshydrater la fraction liquide d’un digestat issu d’une séparation de phases en tête. Cette déshydratation met utilement à profit l’énergie thermique produite par le co-générateur d’une unité de méthanisation (à ce titre, il n’est pas utilisé sur des lisiers). Les buées d’évaporation sont systématiquement condensées afin de collecter le maximum d’énergie thermique. Le concentrat peut être exporté en l’état ou après mélange et compostage avec la fraction solide issue de la séparation de phases et/ou un substrat ligno-cellulosique (déchet vert, paille). Sans précaution particulière, l’azote minéralisé se volatilise sous forme d’ammoniac avec la vapeur d’eau. Une acidification en amont de l’évapo-concentrateur ou un lavage d’air sont à prévoir.

9.      Stripping de l’azote

L’objectif consiste à volatiliser l’azote ammoniacal d’un effluent liquide pour ensuite soit le concentrer dans une solution acide par lavage d’air, soit le brûler par combustion catalytique. Ce procédé ne s’adresse qu’à des excédents en azote mais il peut être couplé à de la séparation de phases en tête  afin  de capter le phosphore.

Le cahier des charges CDC Dig

Le 22 octobre 2020, le Ministère de l’Agriculture et de l’Alimentation a promulgué un arrêté relatif au cahier des charges CDC Dig. Il remplace les précédents arrêtés du 13 juin 2017 et du 22 septembre 2019 approuvant les cahiers des charges Dig Agri 1, 2 et 3 pour la mise sur le marché et l'utilisation de digestats de méthanisation agricole en tant que matières fertilisantes.

Sous respect des critères que le CDC Dig précise, l’exploitant d'une unité de méthanisation n'est plus obligé d'avoir recourt à un plan d’épandage pour le retour au sol de son digestat. Ces critères viennent en complément du respect des règlementations applicables aux unités de méthanisation et notamment la règlementation relative aux Installations Classées pour la Protection de l'Environnement (ICPE) et les réglementation sanitaires liées à la gestion des sous-produits animaux (agrément sanitaire).

Ce cahier des charges ne concerne que les digestats issus d'un processus discontinu de méthanisation en phase solide (dit voie sèche discontinue) ou d'un processus infiniment mélangé de méthanisation en phase liquide (dit voie liquide continue).

Les matières premières autorisées

Seules les matières premières listées ci-dessous sont acceptées dans le méthaniseur :

     - les lisiers, fumiers ou fientes, à savoir tout excrément et/ou urine d'animaux d'élevage autres que les poissons, avec ou sans litière, le contenu de l'appareil digestif sans son contenant et les eaux vertes d'élevage ;

     - le lait, les produits issus du lait ou de la fabrication de produits laitiers ;

     - les denrées alimentaires animales ou d’origine animale issues des industries  agroalimentaires (transformées et non retirées pour raisons sanitaires) ;

 - les aliments pour animaux contenant des matières animales autres que crues, issues des industries agro-alimentaires ou des élevages ;

     - les matières issues du traitement des eaux résiduaires des industries agroalimentaires ;

     - les matières végétales agricoles brutes, jus d’ensilage issus de silos;

     - les biodéchets exclusivement végétaux issus de l’IAA ;

     - les déchets végétaux de jardins ou d’espaces verts ;

     - les additifs améliorant les performances de méthanisation (enregistré et de concentration < 5 % du poids total des entrants). 

Des proportions minimales à respecter

Les effluents d'élevage doivent représenter au minimum 33 % de la masse brute des matières premières incorporées annuellement dans le méthaniseur.

Au total, les effluents d'élevage et les matières végétales agricoles brutes doivent également reprsenter au minimum 60 % de la masse brute des matières incorporées.

Dans le cas d'un processus discontinu de méthanisation en phase solide, le mélange des intrants en entrée du méthaniseur doit avoir un taux de matières sèches supérieur ou égal à 20%.

Procédé de transformation

Selon le type de procédé rencontré en voie liquide, la température du digesteur doit être comprise entre 34 et 50°C (procédé mésophile) et au-dessus de 50°C (procédé thermophile), et le pH compris entre 7 et 8,5.

Le temps de séjour moyen est de 50 jours minimum pour le procédé mésophile et 30 jours pour le procédé thermophile.

Le digestat conforme au  cahier des charges peut être brut ou avoir fait l'objet d'une séparation de phase. Dans le cas d'une séparation de phase, la fraction liquide et la fraction solide constituent deux produits distincts devant chacun respecter les conditions du présent cahier des charges.

Gestion de la qualité de la fabrication

La mise en place un plan de procédures basé sles principes d'analyse des dangers et de maîtrise des points critiques (HACCP) est obligatoire.

Ce plan est tenu à jour et mis à disposition de l’administration.

Contrôles

La production du digestat doit répondre à la logique de lot : un lot correspond à la quantité de digestat produite dans des conditions similaires et sur une période définie par l’exploitant ne pouvant excéder 1 an.
La conformité de chaque lot doit être contrôlée au regard des seuils de l’arrêté portant sur :

     - les micro-organismes pathogènes.

     - les éléments traces métalliques.

     - les composés traces organiques (HAP).

     - les impuretés et inertes (plastique, verre, métal).

Le nombre d’analyses à réaliser est fonction de la quantité annuelle de digestat produite.  

Traçabilité

Différents documents de traçabilité doivent être produits et tenus à la disposition de l’administration, notamment le registre d’entrée des matières premières, ainsi que le registre des produits et des départs.

Conditions d'usage

(*) : Période d'épandage : se référer aux arrêtés établissant les programmes d'action national et régionaux pris en application de la directive 91/676 CEE, notamment ce qui concerne les conditions d'épandage et les périodes d'épandage en zones vulnérables à la pollution par les nitrates d'origine agricole.
(**) Tenir compte du temps d'attente avant mise en pâturage des animaux ou récolte des fourrages de 21 jours tel que mentionné à l'article 11 du règlement (CE) n° 1069/2009.

La chasse d’eau, principe de fonctionnement de l’hydrocurage

Une vague d’eau issue d’un réservoir de chasse est larguée sur l’aire d’exercice dans le but d’entraîner les déjections hors du bâtiment. Il s’agit ensuite de séparer les phases liquides et solides des effluents, afin d’obtenir d’une part un produit facile à épandre et d’autre part le liquide alimentant la chasse d’eau.

Un processus en 5 étapes

Le processus technique de nettoyage des aires de vie des vaches laitières par hydrocurage comporte cinq étapes :

• étape 1 - largage d’un volume d’effluents recyclés sur la surface souillée par des déjections animales ;

• étape 2 - stockage du volume d’effluents de curage ;

• étape 3 - séparation des fractions solides et liquides des eaux de curage ;

• étape 4 - recyclage d’une partie de la fraction liquide dans un réservoir pour un nouveau nettoyage ;

• étape 5 - gestion des parties liquides (fraction non recyclée) et solides à l’issue de l’étape 3 de séparation.

Une séparation des fractions solides et liquides indispensable

La filtration des débris végétaux en suspension dans le lisier augmente la fluidité et garantit la bonne circulation des liquides. Ce liquide doit après filtration être suffisamment fluide et pompable pour être remonté dans le réservoir de chasse en amont de l’aire à nettoyer.

L’hydrocurage pour quels procédés de séparation de phase

En France, les deux procédés les mieux formalisés sont la séparation simplifiée par filtration gravitaire et la séparation mécanique.

Plan de principe de la séparation de phase simplifiée par filtration statique

Le procédé avec séparation simplifiée par filtration gravitaire se caractérise par sa simplicité.  Il se compose de seulement d’un réservoir de recirculation et d’une fosse de stockage enterrée compartimentée par une cloison pour une filtration sommaire.

Plan de principe de la séparation de phase mécanique

Le procédé avec séparation mécanique de la fraction liquide et de la fraction solide est plus complexe. Il demande la création de cinq ouvrages à savoir, un réservoir de recirculation, une préfosse de réception, une plate-forme pour placer le séparateur de phase mécanique, une fumière, une fosse géomembrane.

Garantir une efficacité maximale de curage par la vague

Pour être efficace et ne pas laisser s’accumuler de déjections, la vague d’hydrocurage doit être homogène et donc garder sa vitesse jusqu’à sa réception dans la fosse. Des recommandations concernant la conception et la réalisation de plusieurs modules de l’installation d’hydrocurage sont proposées. Elles sont issues d’observations en élevages et de résultats d’études menées en stations expérimentales.