Influence of aeration strategies on nitrogen transformations and nitrous oxide emissions during aerobic treatment and post-storage of pig slurry
Influence de la stratégie d'aération sur les transformations de l'azote et les émissions de protoxyde d'azote au cours du traitement aérobie et du post-stockage du lisier de porcs
Résumé
A laboratory treatment system was designed to study the fate of nitrogen during aerobic treatment of pig slurry. Different aeration strategies, and more particularly the influence of residence time and aeration level, were manipulated. A series of six experiments was carried out to determine the nitrogen mass balance, including measurement of the gaseous nitrogen forms particularly ammonia and nitrous oxide. Further nitrogen transformations were examined during the subsequent anaerobic storage of aerated pig slurry at 7, 21 and 60 days. Aeration level and carbon content of raw slurry were identified as the main factors influencing nitrogen transformation during treatment. A high aeration level and/or low carbon content resulted in nitrite accumulation (up to 33% of the total nitrogen content of the raw slurry) while a low level of aeration and high carbon content led to simultaneous nitrification and denitrification which removed 66% of the total nitrogen in the raw slurry. Nitrous oxide emissions were observed in all treatments and represent up to 30% of the total nitrogen content of the raw slurry. Both nitrification and denitrification appear to be sources of nitrous oxide during the treatment. Further nitrous oxide emissions were recorded during subsequent storage and especially when the biological oxygen demand to NOx--N ratio was lower than 1.
Un pilote de laboratoire a été mis au point pour étudier le devenir de l'azote au cours du traitement aérobie du lisier de porcs. Différentes stratégies d'aération, et plus particulièrement l'influence du temps de séjour et du niveau d'aération, ont été testées. Une série de six expériences a été effectuée afin de déterminer le devenir de l'azote, notamment sous forme gazeuses (ammoniac et protoxyde d'azote). Un suivi des transformations pendant le stockage anaérobique du lisier aéré a également été effectué après 7, 21 et 60 jours. Le niveau d'aération et la teneur en carbone du lisier brut ont été identifiés comme les principaux facteurs influençant les transformations de l'azote au cours du traitement. En effet, une aération forte et/ou une teneur faible en carbone a conduit à une accumulation de nitrite (jusqu'à 33% de l'azote total du lisier brut) tandis qu'une faible aération et une teneur élevée en carbone a permis d'obtenir la nitrification et la dénitrification simultanément ce qui a conduit à une élimination de 66% de l'azote total du lisier. Des émissions de protoxyde d'azote ont été observées au cours de tous les traitement et représentaient jusqu'à 30% de l'azote total du lisier brut. La nitrification et la dénitrification apparaissent comme des sources potentielles de protoxyde d'azote au cours du traitement. Des émissions de protoxyde d'azote ont également été enregistrées pendant le stockage ultérieur, notamment lorsque le ratio DBO/N-NOx- est inférieur à 1.