ZNP - Zéro Nuisance Piggeries

Chemin de la digue, B.P. 76
78603 Maison Laffitte
Tél:+33 (1) 34 93 31 31
La Porcherie Zéro Nuisance
(ZNP)
Proposer une gestion intégrée
des déchets de porcherie
Un projet soutenu par la Commission Européenne
dans le cadre de projets LIFE-ENVIRONNEMENT
02/20
Le projet ZNP analyse la thématique du traitement du lisier de porcs combiné avec la
gestion journalière des porcheries
The ZNP project investigates aspects of pig slurry treatment as part of the
day-to-day management of pig farms.
L’impact environnemental de la production de
lisier est aujourd’hui un réel sujet d’inquiétude.
Actuellement, les systèmes de traitement sont
peu maîtrisés avec une autonomie très réduite.
Pour cette raison, il est nécessaire de développer une nouvelle gestion du lisier de porcs efficace et économiquement acceptable pour l’éleveur.
The environmental impact of pig slurry is a matter of real concern. Existing
processing systems are inadequately mastered, and of short serviceable life.
Hence the need to develop a new and efficient method to treat pig slurry, which
is economically acceptable to breeders.
La Bretagne en chiffres…
6,5 % de la surface agricole française fournit
43% de la production nationale de dindes et
dindons, 34% des poulets et 56% de porcs
Ce recueil de données a été
réalisé pendant la période du
30/11/05 au 30/11/06.
Il a pour objectif de faciliter, à
l’aide des illustrations graphiques, le suivi des différentes
performances techniques du
système ZNP, ainsi que de
montrer la faisabilité technique
du système.
Les thèmes suivants y sont abordés:
Problématique
Partenaires et budget
Le Prototype
Conditions d’opération et performances DCO/MES
Performances: azote et suivi membrane
Performances: air et performances de porcs
Compost
Evaluation globale
Contacts
The following data were collected from November 30,
2005, to November 30, 2006.
The purpose of this presentation
and its graphics is to illustrate
the technical performance of the
ZNP system and demonstrate
its technical feasibility.
The following topics are dealt with:
Basic issues
Partners and budget
Prototype
Operation and COD/SS performance
Performance: nitrogen and membrane monitoring
Air quality and fattening performance
Compost
Evaluation
Contacts
Brittany in figures… 6.5% of French agricultural land is used for 43% of the
national production of turkey meat, 34% of chicken and 56% of pork .
04/20
Problématique
La production mondiale du porc avoisine environ un milliard de têtes par an. Dans la communauté européenne
où la production est fortement régionalisée, le gisement
est d’environ 500 millions de m3 de lisiers par an, représentant une charge de 2,5 milliards équivalent habitant.
En France, la production porcine constitue une partie importante du secteur agricole. La Bretagne est de loin la 1ère région productrice française (55% de la production nationale).
Depuis 1980, la production a augmenté de 15% tout comme la
consommation.
C’est dans cette perspective que le projet de gestion ZNP (Zero
Nuissance Piggeries) a été mis sur pied conjointement par Le
Centre de Recherche sur l’eau de Veolia Environnement, Veolia
Eau, L’Ecole National Supérieur de Chimie de Rennes et La
Chambre d’Agriculture du Finistère avec un cofinancement de
la communauté européenne (Projet Life LIFE04 ENV/FR/337)
Production porcine mondiale en 2005, en
millions de têtes. Source : ITP
Amérique
; 147,3
Afrique;
23,4
Europe: production porcine en
2005. Source : ITP
Russie ;
13,4
Océanie;
5,4
Europe de
l'est; 10,8
Reste UE;
42,41
Europe;
190,6
Asie;
593,6
La production des porcs en chiffres…
•
•
•
42% de la consommation mondiale de viande
Un milliard de têtes dont 50% en Chine
Une production annuelle de 2,5 milliards de m3 de lisier
Allemagne;
26,99
Espagne;
24,89
Pologne;
18,71
Pays Bas; Danemark;
11
12,6
France;
15,12
La France représente environ 9% de la
production européenne et 2% de la production mondiale
06/20
Partenaires et budget
Le projet ZNP est co-financé par la communauté européenne dans le cadre des
projets LIFE—Environnement
Répartition de budget pour chaque
partenaire
Life Environnement vise à développer une politique
communautaire et une législation de l'environnement
dans l'Union Européenne et les pays candidats. Cette approche est basée sur la démonstration et le développement de nouvelles méthodes pour la protection et l'amélioration de l'environnement.
La durée de l’étude a été fixée à 24 mois. L’équipe du projet est composée de quatre différents groupes : le bénéficiaire Le Centre de Recherche sur l’Eau de Veolia Environnement (AR), et ses trois partenaires :
Veolia eau région ouest - (VE) , l’Ecole Nationale Supérieure de Chimie
de Rennes - (ENSCR) et la Chambre d’Agriculture de Finistère - (CAF).
Centre de recherche
sur l’eau de Veolia
environnement
Ecole National Supérieure de Chimie
de Rennes
Chambre d’Agriculture du Finistère
Expertise dans le domaine du traitement
des effluents liquides
Expertise dans le
traitement et analyse des effluents
gazeux
Suivi du compost et
des aspects liés à
l’élevage
Bénéficiaire
Partenaire
Partenaire
Veolia eau région
ouest
Soutien technique
Budget total 890 K€
237 k€
372 k€
22 k€
174 k€
85 k€
Partenaire
Equipe multidisciplinaire : 4 partenaires
27% du budget initialement prévu est
financé par la communauté européenne
08/20
Le prototype
Prétraitement (Centrifugeuse)
Biosep (traitement biologique)
Compostage
La Porcherie Zéro
Nuisance
Le
prototype est installé dans le site
de la Station Expérimentale de Guernévez (29520 St Goazec) dans le Finistère
(France).
Le principe combine plusieurs techniques déjà
existantes en un seul système de gestion et traitement. Quatre techniques sont utilisées :
• la technique du lisier frais (généré par la réalisation de plusieurs chasses d’eau par jour
sous une porcherie d’engraissement de 72
porcs),
• un prétraitement de séparation liquide solide
du lisier frais par centrifugation,
• un traitement biologique par boues activées
couplé avec un système de filtration par
membranes (BIOSEP®)
• un système de compostage avec le refus de
centrifugation.
L’objectif global est de pouvoir réutiliser l’eau
traitée par le BIOSEP® dans le système de chasses pour réduire les émissions gazeuses dans la
porcherie en réalisant parallèlement des économies d’eau.
Conditions d’opération et
Performances DCO/MES
10/20
Conditions d’opération optimisées
L’optimisation du système de chasses, prend en compte
la composition des effluents gazeux émis à l’intérieur de
la porcherie. Le traitement biologique prend en compte
l’abattement de l’azote et de la DCO.
Evolution de la Demande chimique en oxygène
(DCO) et Matières en suspension (MES) dans
différentes points du système
Caractéristiques moyennes du fonctionnement du système sur 2 bandes
d’élevage à la fin du période d’engraissement (120 jours). La DCO
Soluble est réalisée après filtration sur 0,45µm.
Lisier frais
Après centrifugation
* DCO difficilement biodégradable. Cette
DCO dure correspond à 3% de la DCO
totale du lisier frais après 120 jours
d’opération. Expérimentalement, le taux
d’accumulation moyen de la DCO dure a
été estimé entre 80 et 100 mgDCO/l/mois
d’opération.
Après traitement biologique
Traitement
biologique
11,8
Vitesse = 4000 rpm
Age de boues = 20 jours
Fréquence = 6 fois/jour
Couple = 20%
Oxygène dissous = 2mgO2/l
7,2
3,9
Volume d’eau = 400 l/chasse
pH = 7 — 8
0,95
0
MES (g/l)
Le système de filtration est composé de
20 modules de membranes planes
0,31
DCO Totale (g/l)
3,7
Prétraitement
7,31
Porcherie
(74 porcs)
0,30*
DCO soluble (g/l)
100% d’élimination des solides en suspension
97% d’élimination de la DCO totale
92% d’élimination des la DCO soluble
12/20
Performances: azote et
suivi de membrane
Elimination d’Azote et du phosphore
Les fractions particulaires de l’azote et du phosphore sont
initialement séparées dans le prétraitement (15% et
70% respectivement).
Les fractions restantes sont ensuite éliminées dans le
traitement biologique par la nitrification et par l’assimilation
bactérienne.
Evolution de la perméabilité (Lp,20) des membranes
Le flux instantané J20 varie entre 8 à 10 l/h/m2 pour les bandes 1 et 2 et
de 16 à 18 l/h/m2 pour les bandes 3 et 4
Nettoyage de maintenance
Lavage curatif
Lisier frais
Après centrifugation
*Nettoyage de maintenance: percolation
d’une solution de chlore à 2g/l pendant 2 heures.
** Lavage curatif: immersion complète de la
membrane dans une solution de chlore à 5g/l
pendant 2 heures.
1,1
1,3
Après traitement biologique
*La concentration résiduelle des
nitrites après traitement est
inférieure à 1 mgN/l
0,22
0,02
N-total (g/l)
<0,01 <0,01 <0,01
Nitrates* (g/l)
0,065
0,035
Phosphates (g/l)
Tout l’azote disponible pour la nitrification est
transformé majoritairement en nitrates et ensuite
dénitrifié (pas d’ajout de carbonates et d’antimousse)
Pour un fonctionnement optimisé des membranes, 2 lavages sont conseillés : 1 nettoyage de
maintenance* au milieu de la bande et 1 lavage
curatif** à la fin de la bande
14/20
Air et Performances de
porcs
Qualité de l’air
Journalièrement des analyses gaz (NH3, N2O) sont
réalisées dans la cheminée d’extraction d’air de la
porcherie traitée (ZNP) et d’une porcherie témoin (72
porcs). En complément, des analyses ponctuelles du TMA
et des AGV sont réalisées dans les différents points du
système.
Porcherie Traitée*
0,3 kg Ammoniac/porc/an
0,05 kg N2O/porc/an
Porcherie Témoin*
0,75 kg Ammoniac/porc/an
0,125 kg N2O/porc/an
Paramètres Zootechniques
Stress
Le niveau sonore de l’écoulement de l’eau après une chasse est faible.
Ceci n’affecte pas le comportement des porcs à l’intérieur de la porcherie.
Performances
La croissance moyenne des animaux entre la porcherie témoin et la
porcherie traitée est comparable (715g/j). Le taux de pertes moyen est
de 6% environ sans différence significative entre les deux bâtiments. La
TMP* moyenne est de 60%.
Le système de gestion intégré ZNP contribue à une
diminution sensible des flux de composés odorants
• Des composés comme la TMA** ou les AGV*** seront toujours
présents dans les gaz issus des bâtiments. Toutefois les flux
resteront faibles et tout à fait acceptables.
• Pas des AGV produits dans le Biosep.
• Pas des composants odorants dans le liquide traité.
• Pas de stripping d’ammoniac dans le Biosep.
*
Données relatives à la période
hivernal
**
Triméthylamine
Diminution sur les flux d’azote et de protoxyde
d’azote, entre 60 à 70% par rapport à une porcherie témoin
Analyse poumons et nez
Pas de différences significatives entre les deux porcheries.
* Teneur en muscles de la carcasse
Pour observer le mêmes performances zootechniques de porcs dans la porcherie traitée et témoin,
le flux d’extraction d’air de la porcherie témoin a
été augmenté par un facteur 2
16/20
Compost
Mode opératoire et suivi température
Hebdomadairement, environ 700 kg des matières
humides du refus de centrifugation (24% siccité) sont
mélangées avec 35 kg de paille. Le produit final est
homogène et sec
Unités
Paille
Produit final ZNP
%
<0,01
0,02
Azote ammoniacal
g/kg
0,32
3,16
Azote total Kjeldhal
g/kg
5,73
27
<3%MB(<30g/kg)
30 cm
Carbone/Azote
g/kg
66,1
11,4
>8
60 cm
Matières organiques
g/kg
849
492
>20%MB (>200g/kg)
Matières sèches
g/kg
891
672
>30%MB (>300g/kg)
Nitrates
g/kg
0,1
0,5
Nitrites
g/kg
0,5
2,4
Phosphore total (en
P2O5)
g/kg
1,08
6,48
<3%MB (<30g/kg)
Potassium (en K2O)
g/kg
8,47
12
<7%MB (<70g/kg)
Cuivre
mg/kg
5,77
152
<300mg/kg
Zinc
mg/kg
13,5
551
<600mg/kg
Sonde
température
Sonde à 30 cm de la surface
Sonde à 60 cm de la surface
Moyenne du tas
Retournement du compost
Analyse du compost
Compostage: suivi de
température
Activité maximale de dégradation aérobie (65° C
à 70°C), atteinte en 7 jours d’opération. Maturation obtenue après 8 semaines
Paramètres
Azote Uréique
Norme NF U44-051
Produit final conforme à la norme AFNOR
U44A-N 7 (Amendements organiques et supports de culture)
18/20
Evaluation globale
• Réduction des émissions d’ammoniac (50-60%).
• Réduction des émissions de gaz à effet de serre (50Environnementale
60%).
• Forte réduction de transfert de polluants à
l’environnement (azote, matières organiques...) en
comparaison à une gestion conventionnelle.
• Aucune substance nocive n’est ajoutée.
• Economies d’eau.
Sociale
• Le procédé diminue l’impact de la production porcine
sur la santé et le bien être du travailleur.
• Réduction nette des émissions gazeuses (50-60%).
• Le procédé ZNP s’insère facilement dans la chaine de
gestion actuelle (infrastructures).
Technique
• Bonne adaptabilité au climat européen.
• La gestion de chasses ne demande pas un grand
support technique, très autonome et peu d’entretien.
• Forte adaptabilité du système ZNP à la variation de
charge (+50%).
Economique
Agronomique
•
•
•
•
Centrifuge (<5 €/m3 lisier traité).
Biosep (5-10 €/m3 lisier traité).
Valorisation du compost comme fertilisant.
Pas d’ajout des produits chimiques.
• Compost conforme à la norme AFNOR U44A N7
(Amendements organiques et supports de culture).
Contacts:
Anjou Recherche
Juan OCHOA
E-mail: [email protected]
Jens MEINHOLD
E-mail: [email protected]
Veolia EAU
Guy RANDON
E-mail: [email protected]
ENSCR
Abdeltif AMRANE
E-mail: [email protected]
CAF
Brigitte LANDRAIN
E-mail:
[email protected]