Biological aerobic treatment of pig slurry: Nitrogen removal improvement
Le traitement biologique aérobie du lisier de porc : les transformations de l'azote et les émissions gazeuses polluantes
Résumé
In some areas, aerobic treatment can deal with different pollution problems, especially with water pollution by nitrate. During treatment, nitrogen is removed as nitrogen gaseous forms by nitrification followed by denitrification. However, transformations and transfer of nitrogen of the slurry to the atmosphere could be a source of gas pollution (N2O, NH3). The influence of these parameters on nitrogen removal and gaseous emissions during aerobic treatment of slurry were specified with different studies taking laboratory treatment systems as a basis. During a series of 10 runs carried out in laboratory we were able to measure a nitrogen removal ranging from 15 to 66% of the total nitrogen of the raw slurry during aeration. Cumulating nitrogen removal obtained during aeration with the removal from post-storage (10 to 57% of the total nitrogen of the raw slurry), a total nitrogen removal efficiency ranging from 52 to 85% of the total nitrogen of the raw slurry was obtained. Carbon availability of the raw slurry (BOD) and aeration strategy are the main parameters, which influence nitrogen transformations. For different aeration strategies, NH3 and NOx emissions are low during aeration (£0.8% of the total nitrogen of the raw slurry) and the main pathways for nitrogen removal are N2 and N2O. Results from the current work indicate the importance of the parameters of treatment on removal efficiency and the nitrogen gaseous forms emitted. According to these results, it seems possible to develop aerobic treatment systems yielding high level of nitrogen removal without atmospheric gas pollution, particularly with N2O. Finally, results obtained during this study, validated by some more recent results obtained on farm scale unit experiments underline the main recommendations for the management of the biological aerobic treatment units in order to improve nitrogen removal.
Le traitement aérobie du lisier est envisagé, dans certaines régions, comme une alternative susceptible de résoudre différents problèmes de pollution, notamment la pollution des eaux par les nitrates. Au cours du traitement, une partie de la charge azotée du lisier est transformée en composés azotés gazeux par nitrification et dénitrification. Cependant, les transformations et le transfert de l'azote du lisier vers l'atmosphère engendrent parfois des émissions de gaz polluants tels que le protoxyde d'azote (N2O) et l'ammoniac (NH3). Différentes études, réalisées à l'aide d'un pilote de laboratoire instrumenté, précisent l'influence des paramètres de fonctionnement sur l'élimination d'azote et sur la production de gaz polluants pendant le traitement aérobie du lisier de porcs. Les essais menés en laboratoire ont permis de mettre en évidence une élimination de 15 à 66 % de l'azote total du lisier brut pendant l'aération. En ajoutant le taux d'élimination obtenu pendant la phase d'aération avec celui issu de la phase de stockage (10 à 57 % de l'azote total du lisier brut), on atteint des taux d'élimination compris entre 52 et 85 % de l'azote total du lisier brut. Les principaux paramètres de fonctionnement influençant les transformations sont la quantité de carbone assimilable du lisier brut (DBO) et la stratégie d'aération. Pour les différentes stratégies de traitement, les émissions de NH3 et NOx sont faibles pendant l'aération (£ 0,8 % de l'azote total du lisier brut) et les principales voies d'élimination sont le N2 et N2O. Ces travaux soulignent l'importance des paramètres de fonctionnement sur l'efficacité épuratoire globale et sur les formes azotées gazeuses émises dans l'atmosphère. D'après l'ensemble de ces résultats, il apparaît possible de mettre en place des systèmes de traitement aérobie permettant une élimination d'azote importante tout en évitant les transferts de pollution vers l'atmosphère, notamment vis-à-vis du N2O. Enfin, l'analyse des résultats obtenus au cours de ce travail complétés par des travaux récents sur site " grandeur réelle " permet de souligner les principales recommandations pour le dimensionnement et la gestion des unités de traitement du lisier de porcs, en vue d'une optimisation de l'élimination de l'azote.