Aqu @teach : Séparation des solides
Les décisions suivantes doivent être prises au cours de la phase de conception :
**Une étape distincte de retrait des solides est-elle nécessaire ? ** Dans les systèmes à faible taux d’ensemencement des poissons, un lit de milieu de culture peut éliminer les solides et agir comme un biofiltre. Cependant, au fil du temps, des zones de colmatage et d’anaérobie se produiront à mesure que la quantité de solides augmente.
**Quel est le dispositif approprié pour l’enlèvement des solides ? ** Les particules résiduelles dans l’eau peuvent être de différentes tailles, ce qui affecte les technologies utilisées pour les éliminer. Les systèmes ayant une densité de stockage inférieure (<10 kg/m3) peuvent utiliser des dispositifs basés sur la sédimentation pour l’élimination des particules, tandis que les systèmes ayant une densité de stockage plus élevée (> 10 kg/m3) peuvent avoir besoin de filtres à tambour rotationnels (figure 7).
**Comment le bac à poisson doit-il être raccordé au dispositif d’enlèvement des matières solides ? ** L’eau doit toujours couler par gravité de la cuve à poisson au séparateur de solides et ne pas être pompée, car ce dernier ne fera que diminuer la taille des particules et la rendre plus difficile à enlever. Pour éviter la sédimentation, la vitesse d’écoulement dans la conduite doit être comprise entre 0,7 et 1,0 m/s.
**Que faire avec la boue ? ** Les boues de poisson sont riches en nutriments qui peuvent être réutilisées comme engrais. Il existe plusieurs solutions de rechange à l’immersion dans le réseau d’égouts, notamment les suivantes :
le stockage et la réutilisation dans le jardinage et l’agriculture traditionnels ; toutefois, cela peut être interdit par la loi
co-compostage avec des déchets verts structurellement riches (boutures d’arbres, paille)
vermicompostage (processus de compostage en utilisant diverses espèces de vers de terre).
digestion anaérobie et réintroduction du digestat dans le système aquaponique (Goddek et al. 2016).
Dénitrification pour décaler le rapport N:P dans le système aquaponique afin de réduire la limitation de P.
La plupart des systèmes de faible technologie utilisent la sédimentation gravitationnelle pour l’élimination des particules. Les filtres de cette catégorie sont : filtre vortex, séparateur de lamelles et séparateur de flux radial (Figure 8). Les filtres de sédimentation de faible technologie ne peuvent normalement faire face qu’à des particules d’une taille supérieure à 100 µm. Cependant, en raison du débit élevé et du mélange actif de la colonne d’eau, la majorité des particules dans la plupart des RAS intensifs modernes sera inférieure à 100 µm. Par conséquent, l’utilisation de filtres de sédimentation uniquement n’est pas une solution optimale pour les RAS intensifs.
Figure 8 : Diagramme d’un séparateur de flux radial (adapté d’après www.garydonaldson.net)
La plupart des RAS modernes et intensifs utilisent des microécrans, souvent utilisés comme filtres à tambour rotationnels pour la filtration des solides (Figure 9). Ces filtres à tambour fonctionnent de la manière suivante : l’eau pénètre dans le filtre à tambour et filtre à travers les microécrans (généralement avec un chiffon filtrant de 40 à 100 µm), les particules solides sont retirées puis lavées des éléments filtrants dans le bac à boues, et l’eau de boue quitte ensuite le système de poisson et pénètre dans le installation de traitement des eaux usées.
Figure 9 : Schéma d’un filtre à tambour (www.nordicwater.com)
En plus des filtres à tambour, des fractionneurs en mousse (également appelés écrémeuses protéiques) (Figure 10) sont souvent utilisés. Ils sont principalement utilisés pour éliminer les composés organiques tels que les protéines, mais ils ont également été rapportés pour réduire une grande variété d’autres molécules organiques et inorganiques (p. ex. acides gras, détritus, bactéries, métaux). Les fractionneurs de mousse sont principalement utilisés dans l’eau de mer, car leur efficacité est très faible en eau douce
Figure 10 : Schéma d’un fractionneur de mousse (www.epd.gov.hk)
Tableau 5 : Caractéristiques des différents systèmes de filtration des solides
Filtre à sédimentation | Tambour Filtre | Fractionneur de mousse | |
|---|---|---|---|
Principe | Densité (gravité) | Filtration (taille) | Flottation (polarité/densité) |
Taille | >100 µm | >30-100 µm | <30 µm |
Goutte de pression1 | Insignifiant | 20 cm | Insignifiant |
1 Une chute de pression se produit lorsque les forces de frottement, causées par la résistance à l’écoulement, agissent sur un fluide qui circule dans le tube. Voir l’exercice dans le module 2 — Aquaculture.
Figure 11. Différents dispositifs d’élimination des solides : (à gauche) piège à boues ; (au centre) filtre à ébauche ; (à droite) filtre à tambour rotatif à ZHAW (toutes les photos par U.Strniša)
Figure 12 : Réservoir de stockage des boues (à gauche) (photo : U.Strniša) et compost (à droite) (photo : pixabay)
*Copyright © Partenaires du projet Aqu @teach. Aqu @teach est un partenariat stratégique Erasmus+ dans l’enseignement supérieur (2017-2020) dirigé par l’Université de Greenwich, en collaboration avec l’Université des sciences appliquées de Zurich (Suisse), l’Université technique de Madrid (Espagne), l’Université de Ljubljana et le Centre biotechnique Naklo (Slovénie) . *