Traitement des eaux usées

L’élevage du poisson dans un système de recirculation où l’eau est constamment réutilisée ne fait pas disparaître les déchets provenant de la production piscicole. La saleté ou les excrétions du poisson doivent encore se terminer quelque part.

_Figure 6.1 Excrétion d’azote (N) et de phosphore (P) des poissons d’élevage. Notez la quantité de N excrétée sous forme de matière dissoute. Source : Biomar et Agence de protection de l’environnement, Danemark. _

Les processus biologiques au sein du RAS réduiront à plus petite échelle la quantité de composés organiques, en raison de la simple dégradation biologique ou minéralisation au sein du système. Cependant, une charge importante de boues organiques provenant du RAS devra encore être traitée.

_Figure 6.2 Croquis des débits à destination et en provenance d’un système d’aquaculture de recirculation. _

La plupart des RAS auront un débordement d’eau de procédé pour équilibrer l’eau entrant et sortant du système. Cette eau est la même que celle dans laquelle les poissons nagent et n’est donc pas un polluant à moins que la quantité d’eau rejetée par le débordement ne soit excessive et que le rejet annuel par ce point augmente. Plus le taux de recirculation est intensif, moins l’eau sera évacuée par le débordement.

Les eaux usées qui quittent le processus de recirculation proviennent généralement du filtre mécanique, où les matières fécales et autres matières organiques sont séparées dans la sortie de boues du filtre. Le nettoyage et le rinçage des biofiltres ajoutent également au volume total des eaux usées provenant du cycle de recirculation.

Le traitement des eaux usées qui quittent le RAS peut se faire de différentes manières. Très souvent, un réservoir tampon est installé avant le système de traitement des boues, où les boues sont séparées de l’eau de rejet. Les boues seront acheminées vers une installation d’accumulation pour la sédimentation ou l’assèchement mécanique avant qu’elles ne se répandent sur la terre, généralement comme engrais et amélioration du sol dans les exploitations agricoles, ou elles peuvent être utilisées dans la production de biogaz pour produire de la chaleur ou de l’électricité. L’assèchement mécanique facilite également la manipulation des boues et réduit le volume, ce qui réduit le coût de l’élimination ou des frais éventuels.

_Figure 6.3 Les voies des boues et de l’eau à l’intérieur et à l’extérieur d’un système de recirculation. Plus le taux de recirculation est élevé, plus la quantité d’eau sortant du système (ligne dott ed) est faible, et plus la quantité d’eaux usées à traiter est faible. Source : Hydrotech. _

_Figure 6.4 Bande hydrotech utilisée comme traitement secondaire de l’eau pour l’assèchement des boues. _

_Figure 6.5 Un lagon végétal placé après une exploitation de truites de recirculation au Danemark - avant et après la prolifération. Source : Per Bovbjerg, DTU Aqua. _

Les eaux usées nettoyées provenant du traitement des boues ont généralement une forte concentration d’azote, alors que le phosphore peut être presque complètement éliminé dans le processus de traitement des boues. Cette eau de rejet est appelée eau de rejet, et est le plus souvent rejetée dans les environs, la rivière, la mer, etc. avec l’eau de débordement du RAS. La teneur en nutriments dans l’eau de rejet et dans l’eau de débordement peut être éliminée en l’orientant vers une lagune végétale, une zone racinaire ou un système d’infiltration, où les composés phosphore et azotés restants peuvent être encore réduits.

_Figure 6.6 Le projet EcoFutura a exploré la possibilité de cultiver des tomates avec la culture du tilapia du Nil (Oreochromis niloticus). Source : Priva (Pays-Bas)

Comme alternative, l’eau de rejet peut être utilisée comme engrais dans les systèmes aquaponiques. L’aquaponie est un système où les déchets du poisson sont utilisés pour cultiver des légumes, des plantes ou des herbes, généralement à l’intérieur des serres. Pour les grands systèmes piscicoles, il est recommandé d’utiliser les boues pour les terres agricoles et le biogaz, tandis que l’eau rejetée est utilisée pour l’aquaponie, car elle est plus simple à manipuler et à ajuster en fonction des cultures dans les serres.

La teneur en azote dans l’eau de décharge peut également être éliminée par dénitrification. Comme il est décrit au chapitre 2, le méthanol est le plus couramment utilisé comme source de carbone pour ce procédé anaérobie, qui transforme le nitrate en azote libre dans l’atmosphère, éliminant ainsi le nitrate de l’eau de rejet. La dénitrification peut également être utilisée à l’intérieur du système de recirculation pour réduire la quantité de nitrate dans l’eau de procédé RAS afin de réduire la concentration de nitrates, réduisant ainsi le besoin de nouvelles eaux dans le système. L’utilisation de la dénitrification en dehors du système de recirculation est effectuée afin de réduire les rejets d’azote dans l’environnement. Comme alternative à l’utilisation du méthanol, l’eau de rejet provenant du système de traitement des boues peut être utilisée comme source de carbone. L’utilisation de l’eau de rejet comme source de carbone nécessite une gestion rigoureuse de la chambre de dénitrification, et le lavage et le nettoyage de la chambre peuvent devenir plus difficiles. Dans tous les cas, un système efficace de dénitrification peut réduire considérablement la teneur en azote dans l’eau de l’effluent.

Il convient de noter que les poissons excrètent les déchets d’une manière différente de celle des autres animaux tels que les porcs ou les vaches. L’azote est principalement excrété sous forme d’urine par les branchies, tandis qu’une plus petite partie est excrétée par les fèces de l’anus. Le phosphore est excrété uniquement avec les matières fécales. La fraction principale de l’azote est donc complètement dissoute dans l’eau et ne peut pas être éliminée dans le filtre mécanique. L’élimination des matières fécales dans le filtre mécanique permettra d’attraper une plus petite partie de l’azote fixé dans les fèces et, dans une plus grande mesure, la quantité de phosphore. L’azote dissous restant dans l’eau sera converti dans le biofiltre principalement en nitrate. Sous cette forme, l’azote est facilement absorbé par les plantes et peut être utilisé comme engrais en agriculture ou simplement éliminé dans les lagunes ou les systèmes de zones racinaires.

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_Figure 6.7 Élimination de l’azote (N), du phosphore (P) et des solides en suspension (SS) du filtre mécanique. Source : Station de recherche halieutique de Bade-Wurtemberg, Allemagne. _

Les matières fécales des bassins à poissons doivent s’écouler immédiatement dans le filtre mécanique sans être écrasées sur le chemin. Plus les matières fécales sont intactes et solides, plus la teneur en matières solides et autres composés est élevée. La figure 6.7 montre l’estimation de l’élimination de l’azote, du phosphore et des matières solides en suspension (matière organique) dans un filtre mécanique de 50 microns.

Plus le taux de recirculation est élevé, moins d’eau nouvelle sera utilisée et moins d’eau de décharge devra être traitée. Dans certains cas, aucune eau ne retournera dans l’environnement environnant. Cependant, ce type de pisciculture « à décharge zéro » est coûteux à construire et les coûts de fonctionnement du traitement des déchets sont importants. En outre, le fonctionnement quotidien du traitement des déchets nécessitera une attention considérable pour le faire fonctionner efficacement. Pour la pisciculture à décharge zéro, il faut également savoir qu’une certaine quantité d’échange d’eau est toujours nécessaire pour empêcher l’accumulation de métaux et de composés phosphorés dans le système. En fin de compte, les autorités et le pisciculteur doivent convenir d’une autorisation de décharge permettant de protéger l’environnement tout en ayant une activité piscicole viable et économique.

_Figure 6.8 Comparaison des rejets d’azote à différentes intensités de recirculation. Les calculs sont basés sur un exemple théorique d’un système de 500 tonnes/an avec un volume total d’eau de 4 000 m^3, où 3 000 m^3 est le volume des réservoirs de poissons. Ce n’est pas le degré de recirculation en soi qui réduit le rejet d’azote, mais l’application de la technologie de traitement des eaux usées. Cependant, un taux de recirculation plus intensif rend de plus en plus facile le traitement des eaux usées car elles sont réduites en volume. _

La combinaison de la pisciculture intensive, qu’elle soit recirculation ou traditionnelle, avec des systèmes aquacoles étendus, comme par exemple la culture traditionnelle de la carpe, peut être un moyen facile de traiter les déchets biologiques. Les éléments nutritifs du système intensif sont utilisés comme engrais dans les vastes étangs lorsque l’excès d’eau provenant de la ferme intensive s’écoule vers la zone de l’étang de carpe. L’eau provenant de l’étendue de l’étang peut être réutilisée comme eau de traitement dans la ferme intensive. La croissance des algues et des plantes aquatiques dans les vastes étangs sera consommée par la carpe herbivore, qui en fin de compte sont récoltées et utilisées pour la consommation. Des conditions d’élevage efficaces sont obtenues dans le système intensif et l’impact sur l’environnement a été pris en compte en combinaison avec l’étendue de l’étang.

_Figure 6.9 Systèmes d’élevage intensif et extensif combinés en Hongrie. Le nombre d’opportunités semble illimité. Source : Laszlo Varadi, Institut de recherche sur la pêche, l’aquaculture et l’irrigation (HAKI), Szarvas, Hongrie. _

*Source : Organisation des Nations Unies pour l’alimentation et l’agriculture, 2015, Jacob Bregnballe, A Guide to Recirculation Aquaculture, http://www.fao.org/3/a-i4626e.pdf. Reproduit avec la permission. *