Siccité des biosolides selon le type d’entreposage

Siccité des biosolides selon le type d’entreposage

Valorisation agricole

Plusieurs pays s’efforcent de réduire l’enfouissement de leurs biosolides et encouragent leur valorisation. Le mode de valorisation le plus utilisé est la valorisation agricole. Le Gouvernement du Québec tend dans cette direction (MDDEP, 2012).
Comme l’essentiel des éléments d’intérêt fertilisant est concentré dans les biosolides, tout traitement de réduction de l’eau (épaississement, déshydratation, séchage) va augmenter la richesse en éléments fertilisants par tonne brute de biosolides à épandre. Quant à elle, la déshydratation mécanique réduit les teneurs en éléments solubles (potassium, azote ammoniacal) et concentre les éléments non solubles (phosphore, azote organique).
La digestion anaérobie et la biométhanisation modifient les formes de l’azote et le rendent plus rapidement assimilable en azote ammoniacal (De Baere, 2005). Cela comporte un intérêt si les biosolides sont épandus sous forme liquide. Par contre, si ceux-ci sont déshydratés avant l’épandage, le lixiviat emporte l’azote ammoniacal de sorte que la teneur finale en azote des biosolides à épandre est diminuée et moins biodisponible. Par conséquent, son potentiel valorisant est diminué.
Quant à eux, le chaulage et le compostage modifient profondément la vocation fertilisante des biosolides. Les biosolides chaulés peuvent être utilisés comme amendement basique dans les sols acides alors que, dans le compostage, les biosolides sont généralement mélangés à un substrat de
paille, de sciures d’ écorces ou d’ autres déchets verts, qui lui donnent les propriétés d’un amendement organique. Toutefois, ces deux procédés modifient également la concentration et la biodisponibilité des éléments fertilisants (ADEME, 2009); en plus de présenter un ratio substratlbiosolide qui doit être respecté pour être conforme avec les normes de valorisation.

Entreposage en amas directement sur le sol

Avant de placer les biosolides en amas sur le site d’ entreposage, pour éventuellement les valoriser sur les terres agricoles, l’ épandage agricole des biosolides doit être conforme à de nombreuses restrictions, et un certificat d’ autorisation émis par le MDDEP est exigé. Ainsi, l’entreposage en amas aux champs doit être effectué à des périodes précises de l’ année. À propos des sites, il faut respecter certaines exigences en fonction de la composition des sols, du relief, du climat (précipitations, vent dominant, température) et des types de cultures agricoles (OTV, 1997; Matthews, 2001; Leonard et al. , 2005; MDDEP, 2012). II faut également tenir compte des distances séparatrices des réserves d’eau afin d’éviter la contamination par ruissellement des CC des biosolides (MDDEP, 2012). La V3R a engagé deux firmes d’ agronomes afin de valoriser leurs biosolides. NewAlta est mondialement reconnue comme étant un dirigeant dans la récupération des ressources naturelles depuis 1993. Cette dernière planifie ses activités de manière à réduire l’impact environnemental tout en se conformant aux lois et aux règlements en vigueur (www.newalta.com). Ainsi, en 2010, NewAlta a permis l’ entreposage de 2110 TMS de biosolides dans les champs de différents agriculteurs de la région mauricienne. Les biosolides entreposés à l’air environnant ont été soumis à des contraintes physiques, chimiques et biologiques. Les amas de biosolides en entreposage issus de la station d’ épuration de SMC ont été échantillonnés à différents intervalles sur une période de 120-150 jours.
Ce type d’ entreposage peut, par contre, causer quelques problèmes. En effet, une période d’entreposage plus ou moins longue est susceptible d’entraîner des changements physicochimiques dans la composition du sol receveur, par exemple la perte de phosphore (Vanden Bossche et al. , 2000; Reddy et al., 2013). De plus, une reprise de l’ activité microbienne est possible sous l’action des précipitations et des températures chaudes, ce qui peut occasionner des odeurs nauséabondes pouvant causer des désagréments (Leonard et al. , 2005).

Entreposage en ouvrages étanches

Il existe une autre forme d’ entreposage qui gagne en popularité. Il s’ agit de l’ entreposage en ouvrages étanches. Cette méthode utilise des sacs conçus en membranes géotextiles. Faisant partie des diverses techniques mises en œuvre pour épaissir les déjections animales contenues en fosse, l’utilisation des sacs pour l’ entreposage est née des premières méthodes de séparations mécaniques telles que la sédimentation, la centrifugation et les presses (Reddy et al., 2013).
Ainsi, au printemps 2011, la compagnie PM Vac a procédé à l’enlèvement des biosolides des étangs aérés de la station d’ épuration de Louiseville et elle a utilisé des sacs géotextiles. Comme les pratiques courantes de déshydratation nécessitent beaucoup d’espace, les membranes géotextiles permettent de franchir ces limites. De fom1e tubulaire, les envirotubes ™ de la compagnie PM VAC sont conçus, d’ une part, pour obtenir une haute résistance et, d’ autre part, pour contenir de grandes quantités de biosolides dans un espace restreint. Ils sont fabriqués à partir d’un géotextile tissé qui a une largeur de 5, 10, 15 ou 30 m de circonférence et une longueur standard de 15, 30, 50 ou 100 m. Les informations sur les envirotubes ™ sont disponibles sur le site web de la compagnie (www.pmvac.com).
Bien qu’elle soit relativement nouvelle, les municipalités sont familières avec cette procédure.
En fait, dans certaines régions, l’ utilisation des membranes géotextiles peut être utile dans le processus de valorisation agricole.

CARACTÉRISATION DES BIOSOLIDES

À titre d’ exemple, les premiers étangs de SMC sont les étangs receveurs. Il s’ agit de la première étape de l’ épuration des eaux usées. Tout ce qui est facilement biodégradable y est métabolisé. En ce début de traitement, les biosolides sont plus dilués et, de ce fait, moins concentrés en charge polluante. Étant donné que beaucoup d’eau y entre et que beaucoup de MO s’ y trouvent, la flore microbienne est à son meilleure. Ces étangs accumulent davantage de biosolides comparativement à la suite chronologique des autres étangs de la station d’ épuration. Pour un volume identique, la déshydratation des biosolides du premier étang est moins coûteuse que celle du dernier étang (Gagné, 2010). Ainsi, les biosolides du premier étang sont caractérisés par une granulométrie très variable et assez grossière (Desjardins et Brière, 1994). Soulignons que la première partie du projet compare les éléments contenus dans les biosolides issus directement de l’ étang aéré lB de la station d’ épuration de SMC à ceux récoltés en cours d’entreposage en amas aux champs. Dans la seconde partie du projet, les biosolides provenaient de l’ étang 4 lors de l’ entreposage en ouvrages étanches. Ainsi, les caractéristiques et la déshydratation des biosolides de l’ étang 1 et 4 seront comparées. Cependant, ce projet s’intéresse spécifiquement aux biosolides des premiers étangs, car ils sont plus susceptibles d’ être problématiques durant leur entreposage et lors de leur éventuelle valorisation. Puisque le premier étang de la station d’épuration agit comme un étang receveur d’eaux usées, il a davantage d’accumulation de biosolides, la flore bactérienne est abondante et on y retrouve de nombreux processus de dégradation de la MO.

Siccité des biosolides selon le type d’entreposage

Étant donné que la siccité est la propriété physique qui affecte le plus le budget lors de la mobilisation des biosolides, une allocation moindre en transport de ces derniers au(x) site(s) d’entreposage permet aux municipalités d’augmenter la flexibilité du budget de gestion en vue d’une meilleure valorisation. L’enlèvement des biosolides avec la compagnie New Alta a permis d’atteindre une siccité située autour de 30%, versus une siccité de 10% obtenue avec la compagnie PM Vac. En fonction des besoins et des ressources dont la municipalité dispose, le choix de la méthode d’enlèvement est décisif dans le budget à prévoir. Une siccité de 30% à la sortie de l’étang aéré permet aux biosolides d’être pelletables et transportés par des camions vers un site d’entreposage à proximité. Cependant, il doit y avoir suffisamment d’aires d’ entreposage pour contenir tous les biosolides récupérés de l’étang, car plus on s’éloigne de la station d’épuration, plus il devient dispendieux pour la municipalité de se départir de ses biosolides. Suite à des discussions avec 32 municipalités, cela représente un problème préoccupant, notamment pour 24 d’ entre elles qui ont mentionné devoir y faire face (Observations personnelles). D’ailleurs, Sibony (1997) avait déjà soulevé le manque de terrains pour les quantités grandissantes de biosolides.
Si la compagnie PM Vac permettait d’obtenir des biosolides liquides d’une siccité de 10%, cela nécessiterait un tout autre équipement pour leur transport. Dans ce cas, il faudrait prévoir une méthodologie permettant d’entreposer les biosolides sur place afin d’éviter des coûts supplémentaires pour le transport. Dès lors, il devient primordial de tenir compte des méthodes employées par chacune de ces deux compagnies.
La compagnie New Alta a demandé une grande surface pour l’opération de ses équipements. Au sujet de l’enlèvement de 9000 à 12000 TMH de biosolides d’un étang à la station d’épuration de SMC, New Alta a eu besoin de 200 m pour son installation. Plus de 266 voyages de camions chargés à environ 30-35 tonnes ont été effectués dans les régions avoisinantes de Shawinigan, de Louiseville et de Batiscan. Les coûts pour la disposition des biosolides ont été de 1 500 000 $.

Table des matières

INTRODUCTION
1 CONTEXTE ET REVUE DE LITTÉRATURE
1.1 Problématique reliée aux biosolides issus des étangs aérés
1.1.1 Enfouissement
1.1.2 Valorisation agricole
1.2 Entreposage: besoin d’y recourir entre deux étapes de gestion
1.2.1 Entreposage en amas directement sur le sol
1.2.2 Entreposage en ouvrages étanches
2 CARACTÉRISATION DES BIOSOLIDES 
3 BUT ET OBJECTIFS 
4 MÉTHODOLOGIE 
4.1 Suivi de l’entreposage des biosolides en amas aux champs
4.2 Suivi de l’entreposage des biosolides en ouvrages étanches
4.3 Paramètres suivis en entreposage
4.4 Analyses effectuées en laboratoire
5 RÉSULTATS 
5.1 Paramètres environnementaux et physiques
5.1.1 Variation de la température
5.1 .2 Variation des précipitations
5.1.3 Perception des odeurs
5.1.4 Perception de couleurs
5.2 Paramètres physico-chimiques
5.2.1 Siccité des biosolides
5.2.2 Variation du pH des biosolides
5.3 Éléments fertilisants
5.3.1 Variation du taux de matières solides volatiles
5.3.2 Variation des concentrations en azote
5.3.3 Variation des concentrations en phosphore
5.3.4 Variation des concentrations en carbone et en potassium
5.4 Éléments potentiellement toxiques
5.4.1 Suivi des concentrations en contaminants chimiques
5.5 Paramètres biologiques
5.6 Éléments normés par le MDDEP
6 DISCUSSION
6.1 Siccité des biosolides selon le type d’entreposage
6.2 Paramètres suivis en entreposage
6.2.1 Coloration des strates dans les biosolides
6.2.2 Dégagement d’odeur du site d’entreposage
6.2.3 Perturbations reliées au site d’entreposage
6.2.4 Suivi du pH en cours d’entreposage
6.3 Concentrations des éléments fertilisants en cours d’entreposage
6.3.1 Concentration des nitriteset des nitrates des biosolides
6.3.2 Concentration du phosphore des biosolides
6.4 Sources potentielles de contamination
6.5 Matière organique dans les biosolides en entreposage
6.6 Suivi des agents pathogènes en cours d’entreposage
6.7 Sommaire des avantages et des inconvénients des types d’entreposage
CONCLUSION

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