Traiter l'ensemble des eaux souillées : Epandage partiellement automatisé sur prairie

L'épandage sur prairie après sédimentation, y compris en  hiver, vous  permettra de traiter l'ensemble de vos effluents liquides  peu chargés.

Afin que ce soit les   pâtures, et non les nappes, qui profitent de l'azote des effluents   d'élevage, il est interdit d'épandre des effluents liquides non traités   par une méthode agréée sur prairie de mi-novembre à mi-janvier.

En   dehors de cette période, un épandage est possible à condition que le  sol  ne soit pas pris en masse par le gel ou enneigé de plus de 5 cm  (pour  éviter le ruissellement).

Il est également interdit d'épandre en  période  de forte pluviosité, et sur sol détrempé, mais cela ne pose en  général  pas de problème à un agriculteur soucieux du devenir de ses  prairies, à  moins qu'il manque de capacité de stockage. Dans tous les  cas, il ne  doit pas y avoir de ruissellement en dehors du champ  d'épandage.

Pour les éleveurs soumis  au règlement  sanitaire départemental, l'épandage par aéro-aspersion  est interdit  (odeur et dispersion des germes) en l'absence de plan  d'épandage  approuvé par la DDASS.

Les éleveurs soumis au régime des  installations  classées ne peuvent utiliser un système d'aéro-aspersion  sauf avec une  filière agréée de traitement des effluents.

L'épandage sur prairie après décantation des  matières grossières  par un filtre à paille ou un bassin tampon et de  sédimentation peut être  réalisé y compris en hiver, à dose prédéfinie,  sur des sols adaptés.

Les boues résultant de la décantation étant plus  chargées en azote ne  peuvent donc pas êtres épandues en hiver, et sont  valorisées en période  de pousse de l'herbe.

Ce système de  traitement a été mis au point à l'origine pour  facilité la mise aux  normes des stabulations libres-services,  génératrices de gros volumes  d'eaux souillées. Ce genre de stabulation  étant très présent en  Normandie, c'est dans cette région que l'on  trouve le plus de ce type de  traitement. Un éleveur de Thiérache a  adopté ce système avec  satisfaction depuis un an, et plusieurs projets  sont en cours d'étude ou  de réalisation dans notre département.

Que peut-on traiter ?

L'intérêt essentiel de ce filtre, contrairement aux autres, est de   pouvoir traiter l'intégralité des effluents peu chargés, dont le   colostrum :

• Les eaux blanches issues du lavage du matériel de  traite  et de fromagerie.
• Le  lactosérum.
• Le lait non  commercialisable en  petite quantité.
• L'ensemble des  eaux vertes (quais de traite et aire d'attente).
• Les eaux brunes (aire d'exercice  extérieure, et aire de  raclage extérieure des déjections).
• Les lixiviats (purin dilué des fumières  découvertes
• Les jus de silo.
• Les effluents domestiques, après  passage dans une fosse toutes  eaux spécifique et sous réserve de  l'accord des autorités sanitaires.

Il  ne permet pas de traiter :

• Le  lisier (bouses de l'aire d'attente,  raclage des aires d'exercice).
• Le  purin de fumière couverte
• Le lait  en grosse quantité.

Un fonctionnement simple : décantation, stockage réduit, épandage automatisé

• Le traitement primaire est   réalisé soit par un filtre à paille auquel on joint un petit stockage,   soit par un bassin tampon et de sédimentation avec stockage intégré ou   non. Le but de cette première étape est principalement de piéger les   matières grossières, mais également de neutraliser le pH de l'effluent,   de traiter partiellement l'effluent, de stocker les boues, et  d'assurer  un tampon hydraulique en cas de forte pluie (orage  notamment).
• Le traitement secondaire consiste  à épandre cet  effluent pré-traité sur prairie, y compris en hiver, à  doses  pré-définies, sur des sols suffisamment sains (oxygénés) en hiver  pour  pouvoir assurer un traitement efficace. Le sol ne doit pas être   hydromorphe. C'est la condition indispensable pour pouvoir implanter ce   type de filière de traitement.
  • L'épandage est démarré par   déclenchement manuel de la pompe dès que le sol est réssuyé. L'objectif   est d'épandre aussi fréquemment que possible, afin de conserver un   maximum de capacité de stockage en cas de mauvaises conditions (gel,   neige, pluie, sol non ressuyé). La capacité de stockage est calculée   afin de permettre un épandage dans de bonnes conditions dans 90% des   cas. Dans l'Aisne, une étude statistique des conditions météorologiques  a  déterminé une capacité de stockage nécessaire de 11 jours, avec une   pluviométrie moyenne sur cette période de 52 mm. La pluie d'orage   estivale de référence sur une demi-heure est de 40 mm. La capacité de   stockage est donc la somme du volume d'effluents produit sur 11 jours  et  de la valeur maximale entre la pluviométrie tombant sur les aires   découvertes durant cette période et une pluie d'orage estivale de 40  mm.
  • Pour des surfaces de moins  de 1  Ha, et d'un point de vue pratique inférieure à 50 ares, cet  épandage  peut être réalisé par des tuyaux perforés à déplacer  régulièrement. Pour  des surfaces intermédiaires (entre 1 et 3 ha), cas  le plus fréquent,  vous pourrez utiliser des lignes de sprinklers.  Enfin, pour des surfaces  importantes, supérieures à 3 hectares (voir  1,5 ha), l'utilisation d'un  asperseur autotracté s'avère plus adéquate.  Enfin pour les très gros  volumes, l'utilisation d'un asperseur porté  derrière le tracteur est  possible. Néanmoins, son coût et ses  contraintes de mises en service  limitent son utilisation à des  conditions très particulières. Dans tous  les cas, le matériel est à  base pression (moins de 2 bars) et a une  hauteur maximale de 1,5m pour  limiter l'aérodispersion des germes et des  odeurs.

  • La surface d'épandage  minimale est déterminée par les  doses maximales d'azote ammoniacal qu'il  est autorisé d'épandre avec  cette installation, notamment en hiver. Du  15 novembre au 15 janvier,  la dose maximale d'azote ammoniacal est de 20  unités/ha (facteur en  général le plus limitant). Du 1er · novembre au  31 mars, cette dose est  de 65 unités/ha. De plus durant cette dernière  période, il ne pourra  pas être apporté plus de 400m3/ha. De début avril à  début novembre, il  est possible d'apporter au maximum l'équivalent de  150 unités d'azote  minéral par hectare, dose très rarement atteinte dans  notre région.
    La  taille de la surface à épandre est donc directement  liée à la quantité  des effluents les plus chargés :

    purin dilué et eaux  vertes d'aire  d'attente. Chaque parcelle est divisée en bandes  d'épandage. Lorsqu'un  épandage est terminé sur une bande, un délai d'un  mois avant retour sur  cette bande est à respecter. Il est nécessaire  d'avoir une surface de  prairie réglementairement épandable (distance des  tiers, pente…), non  hydromorphe, proche du filtre à paille ou du bassin  tampon de  sédimentation. La prairie doit être implantée depuis plus de 6  mois  pour que le couvert soit efficace. Si elle est drainée, elle doit   l'être depuis plus de 3 ans. Elle ne doit pas être pâturée en hiver, et   ne recevoir aucun apport minéral ou organique de début novembre à fin   avril en dehors des effluents traités. La prévention sanitaire induit  un  pâturage tournant afin de respecter un délai de trois semaines à un   mois après épandage et avant le retour des bêtes. Il est également   préférable de faire pâturer des animaux adultes moins sensibles à   certaines pathologies.

    Néanmoins, les suivis réalisés sur cette filière   n'ont pas montré de risque sanitaire particulier vis-à-vis d'un  épandage  à la tonne à lisier. Elle a même trois avantages : les volumes   d'effluents traités sont épandus en dehors de la période de pâturage,   les matières grossières présentant un risque plus important sont   concentrées, en cas de problème clinique important, il est plus facile   et moins frayeux de traiter le petit volume stocké que celui contenu   dans une grande fosse. Une possibilité d'extension de cette surface  doit  être envisagée, pour faire face à une éventuelle modification de   l'élevage. La surface destinée à être épandue en effluents peu chargés   peut être plus importante que le minimum nécessaire afin d'apporter une   souplesse dans l'utilisation des prairies.

L'enregistrement des  épandages  doit être réalisé afin de pouvoir démontrer que ceux-ci sont  conformes à  la législation générale et au cahier des charges spécifique  à cette  filière de traitement. Un plan des parcelles épandues avec les   différentes bandes d'épandage et leurs surfaces doivent être réalisés.

Contrainte d'implantation : une prairie proche et épandable

La contrainte principale   d'implantation est liée à la nécessité de disposer d'une surface de   prairie épandable, proche du corps de ferme, avec des sols profonds, à   réserve utile moyenne à élever, peu hydromorphes, ce qui n'est pas   toujours possible dans une zone comme la thiérache. La carte des sols  de  l'Aisne permet d'avoir une première approche, qu'il sera utile de   confirmer sur le terrain. Les sols indiqués sur la carte avec un   drainage faible ou pauvre sont à exclure. Il ne doit y avoir aucun   ruissellement en dehors de la zone d'épandage.

La forme et la longueur de la parcelle sont également   importantes de façon à pouvoir gérer facilement l'épandage. Une forme   rectangulaire ou carré est préférable.

Le bassin tampon de sédimentation nécessite d'être drainé, le lieu   d'implantation doit donc avoir un dénivelé suffisant (plus important   qu'avec un filtre à paille).

Les   systèmes de traitement font partie des annexes des bâtiments d'élevage.  A  ce titre, ils doivent être implantés à distance réglementaire des  tiers  et des cours d'eau.

Ce système de traitement est moins générateur   d'odeurs qu'un épandage de purin. Cela tient au fait que l'effluent   traité est très dilué et qu'il est épandu également en hiver.  Néanmoins,  l'épandage est plus fréquent et l'implantation des parcelles  d'épandage  vis-à-vis des vents dominants et des maisons sont à prendre  en compte,  en particulier en milieu péri-urbain. De plus, en cas  d'utilisation d'un  BTS (bassin tampon et de sédimentation), il est  préférable de laisser  lors du curage annuel (ou bisannuel) toujours un  peu de boue (1/3 ou  1/4) afin que la croûte se reforme rapidement, ce  qui contribue à  limiter la production d'odeurs.

Un entretien limité mais à ne pas négliger

• Filtre à paille : Une fois par an, en fin d'été, il est   nécessaire de curer les boues solides qui se sont accumulées dans le filtre. Il faut ensuite reconstruire   la paroi filtrante avec des bottes   de paille de bonne qualité (brins non brisés), bien sèches et bien serrées pour assurer une bonne   filtration. Si vous disposez de grosses bottes de paille, il est conseillé de couper les ficelles sur la   moitié inférieure afin d'assurer   une bonne liaison entre celles-ci. L'ensemble de cette opération dure environ 6 heures. Une fois par mois, il est nécessaire de curer le   caniveau qui entoure le filtre avec un balai ou une raclette. Il  est  conseillé de désherber sur une largeur de 50 cm autour du filtre  pour  éviter que la végétation  colonise  le caniveau.
• Bassin tampon et de sédimentation (BTS): Il faudra curer les boues du BTS,  après  malaxage, une à deux fois par an selon sa conception avec une  tonne à  lisier. Il est conseillé de vidanger partiellement les boues,  afin que  ce reforme le chapeau, ce qui aidera à limiter les odeurs.
• Le système d'épandage : Avec chaque système d'épandage, une pompe  est présente  pour assurer un débit suffisant et régulier permettant  une bonne  répartition de l'effluent pré-traité. Il faut veiller à son  bon  fonctionnement. Un témoin lumineux positionné dans le bloc traite  sera  là pour vous aider. Le   déclenchement de l'aspersion a lieu au moins 3 à 4 fois par mois en   période hivernale. La fréquence du déplacement du matériel d'épandage   varie suivant la capacité du matériel par rapport au volume à épandre,   la forme et la situation de la parcelle, et la période d'épandage. A   titre indicatif, 2 tuyaux asperseurs épandent les effluents sur 5 ares   avant d'être déplacés, une ligne de sprinklers couvre environ 34 ares,   et des asperseurs autotractés peuvent couvrir entre 27 et 75 ares par   passage suivant le modèle. La surface d'épandage nécessaire sur les 2   mois les plus contraignants étant de 1 à 3 ha en général, il faut   déplacer les tuyaux asperseurs plusieurs fois par semaine (sauf pour  les  petits élevages), à raison de 10 minutes par déplacement. Avec une   ligne de sprinklers, il faudra bouger la ligne 1,5 à 5 fois par mois   (une à 2 fois par mois avec 2 lignes équipées), à raison de 20 minutes   par déplacement. Enfin, avec un asperseur autotracté, il faudra le   déplacer 2 à 5 fois par mois. D'une façon pratique, les éleveurs les   déplacent en moyenne 3 fois par mois en hiver, à raison de 20 minutes à   chaque fois. Malgré la robustesse de l'asperseur autotracté, confirmé  en  Angleterre et en Nouvelle Zélande ou il est très présent, il semble  que  son câble soit à changer environ tous les 3 ans, les buses tous les  2  ans, et les joints des bras de rotation tous les 3-4 ans. Les tuyaux perforés et les buses de  sprinklers  ont d'autant moins de risque de se boucher que la conception  et la  réalisation du filtre auront été soignées, et que l'entretien  est  correctement réalisé.

En  conclusion,  l'entretien est limité et le bon fonctionnement du filtre  est assuré à condition de bien le  réaliser au  départ et de respecter son mode de fonctionnement.

Construction : tout faire pour une  décantation efficace Le respect du  cahier des charges pour la  construction de ce filtre assure le bon  fonctionnement et la pérennité  de celui-ci. L'ouvrage que vous  choisirez, filtre à paille ou bassin  tampon et de sédimentation, pourra  être réalisé en auto-construction.

1) Le filtre à paille :

Le   filtre à paille est constitué d'une dalle bétonnée entourée d'une paroi   filtrante en paille maintenue par un grillage et des poteaux. Un   caniveau périphérique collecte l'effluent liquide filtré et l'envoie   dans une fosse d'une capacité de 11 jours avant d'être épandu. Ce  filtre  est utilisable comme traitement primaire d'autres filières de   traitement (lagunage, filtre planté de roseaux à 1 étage avec   recyclage…). Sa surface varie en général entre 50 et 200 m².                                                          

• L'effluent arrive dans le filtre de façon gravitaire. Le dénivelé   minimum doit donc être de 60 cm avec des petites bottes de paille et de   1,2 m avec de grosses bottes.
• Le  caniveau périphérique de 50 cm de large est entouré sur le côté   extérieur d'un muret de parpaings de 15 à 20 cm de haut.
• Une option consiste en la réalisation d'un mur   longeant la dalle d'accès en pente, à la place du prolongement de la   paroi en paille. Une seconde option consiste en la réalisation d'une   paroi amovible pour le curage annuel, ce qui supprime la dalle d'accès.
• Les poteaux soutenant le  grillage  (5 x 5 cm en acier galvanisé) sont séparés d'un mètre.                                        · A la sortie du caniveau, un regard  grille permet  de retenir les brins de paille.
• Pour éviter l'accès des animaux, le site est protégé par  une clôture.
• Si vous désirez  traiter les eaux  usées de votre maison d'habitation avec ce filtre, il  vous faudra  obtenir l'autorisation des autorités compétentes.

Il faut  veiller lors de  l'implantation à pouvoir agrandir ces filtres dans le  futur (évolution  du cheptel, création ou extension d'une fromagerie…).

Schéma d'un  filtre à paille vue de dessus

Filtre à paille avec de grosses bottes

2) Le bassin tampon et de sédimentation (BTS)

Ce   bassin est un décanteur qui se présente sous forme d'une fosse, avec  un  ou deux compartiment. Ce filtre est utilisable comme traitement   primaire d'autres filières de traitement (lagunage, filtre planté de   roseaux à 1 étage avec recyclage…). Sa capacité varie en général entre   100 et 200 m3.                                                                                                            

• L'effluent arrive sur un tabouret qui a   pour but de casser le flux de l'effluent, et de limiter la remise en   suspension des boues (décantées et flottantes). Il se présente sous   forme de regard aménagé ou d'un gros tuyau perpendiculaire à l'arrivée   d'eaux souillées avec des fentes orientées vers le mur du BTS.   L'efficacité de cette zone d'admission est essentielle pour le bon   fonctionnement de la filière.
• Le premier compartiment du BTS stocke les boues sur au moins 30 cm de   hauteur, comporte en permanence une hauteur de liquide de 60 cm minimum   pour la décantation, et une revanche (pour l'arrivée et la sortie des   tuyaux) de 20 cm. Le reste de la hauteur est consacré au stockage des   effluents pour onze jours de production et, à la valeur maximale entre   une pluie de 52 mm sur 11 jours ou à une pluie d'orage estivale de 40   mm. Ce compartiment est au minimum 2 fois plus long que large, afin que   la décantation soit efficace. Le niveau bas (minimum après épandage)   correspond à la hauteur de boue auquel s'ajoute la hauteur de liquide   pour la décantation. Le transfert vers le second compartiment est   réalisé par un ou plusieurs (selon le débit de la pompe de vidange) té   siphoïde de 100 mm plongeant à mi-profondeur du niveau bas. Un second   tuyau de diamètre équivalent à celui de l'arrivée plonge à la même   profondeur que le précédent et relie le second compartiment afin   d'éviter un éventuel débordement.               Il peut être réalisé en béton, en parpaings banchés enduits, ou en géomembrane. Le   second compartiment sert de complément au stockage, et à la reprise de   l'effluent prétraité. Il a une largeur minimale de 75 cm. Il est situé  à  l'opposé de la zone d'arrivée de l'effluent et de la zone de reprise   des boues.                                                        
• Le premier compartiment peut être constitué par une fosse (d'au moins 8   m de diamètre si elle est circulaire), et le second par une colonne de   puisage.

Le BTS est drainé et entouré d'une clôture de sécurité.

Schéma de principe d'un bassin tampon et de sédimentation  

                                                                                                                                                                                 Bassin tampon et de sédimentation d'un libre-service avec sa  pompe                                                                                  

3) Une installation d'épandage à adapter à la surface à épandre

• Une pompe est positionnée dans le deuxième compartiment du BTS   (ou colonne de puisage), ou dans la fosse située en aval du filtre à   paille. Elle assure une pression constante qu'il faudra régler à la  mise  en place. Elle dispose de poires de niveaux bas et haut, et d'une   horloge de programmation pour enregistrer la durée d'épandage et donc  le  volume épandu. Cela permet de compléter le cahier d'épandage et de   s'assurer que les doses épandues respectent le cahier des charges. Son   déclenchement est manuel. Le tableau de commande de la pompe doit être   situé dans un lieu de passage quotidien. Un filtre à particule est  situé  en aval de la pompe.
• Pour une  surface à épandre de moins de 50 ares : l'utilisation de 2  tuyaux  perforés de 30 m chacun, semble une solution adaptée. L'épandage  est de  4mètres de part et d'autre des tuyaux. Le tuyau est bouché à   l'extrémité, et doit être perforé tous les 50 centimètres avec deux   trous diamétralement opposés. Pour améliorer la répartition   longitudinale, il est recommandé de faire des trous de 8 mm sur le 1er   tiers du tuyau, de 10 mm sur le 2ème tiers et de 12 mm pour le dernier   tiers. Ces tuyaux souples sont reliés tous les 8 mètres à une nourrice   fixe.
• Pour une surface de 0,5 à   3 hectares, mais de moins de 1,5 ha en pratique : l'équipement d'une   parcelle avec une ou plusieurs lignes de sprinklers est une solution   bien adaptée. Une nourrice enterrée relie la capacité de stockage (de  11  jours) à la parcelle d'épandage en longeant cette dernière. Elle est   équipée de regards avec vanne qui alimentent chacun une ligne   d'épandage. Sur chaque ligne est disposé tous les 15 à 18 mètres un   regard qui alimente grâce à un raccord rapide un tuyau de quelques   mètres avec son sprinkler. Les asperseurs semblent pouvoir également   êtres disposés directement sur la ligne. Le réglage de la pression est   effectué avec un manomètre situé le plus près possible du premier   asperseur au environ de 1,6 à 1,8 bar. Lorsqu'une bande est épandue, il   faut déplacer la ligne de 8 sprinklers sur une seconde ligne.   L'intensité de l'épandage est faible 4 mm/heure, ce qui limite  fortement  le risque de ruissellement. Le nombre de lignes doit être  déterminé  avec soin afin de pouvoir gérer facilement le pâturage et de  minimiser  les interventions à réaliser pour cet épandage.
• Pour une surface de plus de 3 hectares,  mais de plus de  1,5 ha en pratique : l'asperseur autotracté est la  solution la plus  pratique. Chaque bordure de parcelle est alimentée par  une nourrice et  des regards. Un tuyau souple relie ce regard  d'alimentation et  l'asperseur. La pression de l'effluent généré par la  pompe fait tourner  le bras d'épandage. En pivotant ce dernier fait  tourner une roue dentée  qui permet d'enrouler un câble métallique de  150 à 300 m selon le modèle  d'asperseur choisi (3 modèles fonctionnant à  plus de 3 000 exemplaires  dans le monde). L'asperseur suit ce câble  qui est fixé à l'autre  extrémité de la parcelle.

Vous devez donc  relier le tuyau  d'alimentation au regard, disposer l'asperseur dans le sens d'épandage, fixer (à la main)  le câble en acier  avec un piquet au point d'arrivée  de l'asperseur, et déclencher la pompe. Lorsque  l'asperseur arrive en bout de  parcelle, il s'arrête  automatiquement. Vous devez ensuite renouveler cette opération. A titre indicatif,  chez un éleveur de Loire  Atlantique, cette opération  prenait 15 minutes pour 8 heures de fonctionnement  avec un débit de pompe de 8  m3/heure. L'ensemble de  l'installation est déplaçable manuellement.

Tuyaux perforés pour moins  de 50 ares à épandre

Ligne de sprinklers pour moins de 1,5  ha épandu

Asperseur autotracté pour plus de 1,5 ha d'épandage

Exemple de dimensionnement d'une filière

Chaque  exploitation a ses caractéristiques propres. La taille de la  filière  est donc très spécifique à votre exploitation.          

A titre indicatif, 3 situations vous sont présentées  en  zone moyennement pluvieuse (Vervins), avec une vidange de la fumière   une fois par an.      

Conclusion

Le traitement des effluents peu chargés par épandage sur prairie y   compris en hiver après décantation n'est pas une solution parfaite mais   une alternative au tout stockage digne d'attention. Elle nécessite la   présence d'une parcelle épandable non hydromorphe à proximité de   l'exploitation. C'est la filière qui traite le plus de types  d'effluents  d'élevage. Son bon fonctionnement nécessite une attention  particulière  lors de sa réalisation et de son entretien. La contrainte  du déplacement  du matériel d'épandage en hiver peut être limitée en  adaptant le type  et la taille de l'installation d'épandage à vos  besoins.