close

Se connecter

Se connecter avec OpenID

: Note de synthèse sur les volumes des produits solides et liquides

IntégréTéléchargement
Les volumes des produits solides et liquides
obtenus après séparation de phase
de lisiers de bovins.
Application pratique pour le calcul des capacités de stockage
La séparation de phase permet, à partir d’un lisier brut, d’obtenir une
phase solide et une phase liquide bien distinctes faciles à stocker et à
épandre. Cependant il n’existe pas actuellement de références détaillées
pour évaluer les capacités de stockage nécessaires à la bonne gestion de
ces produits. Cette note a pour but de faire le point sur les connaissances
existantes sur la séparation de phase utilisée en élevage bovin. Elle
propose une méthode de calcul utilisable pour évaluer les volumes de
produit solide et liquide à stocker.
Separateur de phase de la ferme expérimentale de TREVAREZ
.
1. Quantités de phase liquide
(lisier filtré) et solide
1.1. Références existantes
Lors des essais conduits en 2012-2013
sur le séparateur de phase de la station
expérimentale de Trévarez (Chambre
d’agriculture, Institut de l’élevage 20132014), le volume de lisier filtré
représente 60 à 80 % du lisier brut soit
une baisse de 20 à 40 % du volume.
Une deuxième phase d'essais conduit en
2014 a permis de tester d’autres
réglages qui ont permis de produire une
phase solide dont la teneur en MS a
variée de 15 à 20 %. La baisse de
volume du lisier est globalement de
l’ordre de 20 %. D'autre part sur le
document
intitulé
"nettoyage
par
hydrocurage des aires d'exercice en
bâtiments vaches laitières" (Institut de
l’élevage, 2010), il est indiqué page 16
que le rendement d'un séparateur de
phase mécanique fluctue entre 60 et
85 % pour les liquides soit une baisse de
volume de 15 % à 40 %. Ces fourchettes
sont
larges
et
les
conditions
expérimentales ne permettent pas
toujours des mesures précises sur les
volumes. Il est cependant possible par le
calcul d’approcher la baisse de volume
entre le lisier brut et le lisier filtré obtenu.
Avec la participation financière de :
Chambres d’agriculture de Bretagne - Pôle Herbivore - Avril 2015
Les volumes des produits obtenus après séparation de phase de lisiers de bovins
1.2. Méthode proposée pour
calculer les quantités produites
1.2.1. Bases de calcul
On peut, grâce au principe de
conservation des masses, calculer le
poids de lisier filtré et de phase solide
issus de la séparation de phase :
poids de LB = poids de LF + poids de PS
et donc
Fraction solide avant pesée
Poids de matière sèche du LB=Poids de
matière sèche du LF + Poids de matière
sèche de la PS
Poids d’eau du LB=Poids d’eau du LF + Poids
d’eau de la PS
(LB : lisier brut; LF : Lisier filtré ; PS : Phase solide)
1.2.2.
Postulats
On utilise pour le calcul une masse
volumique des lisiers de 1t par m3. On
prend en compte une phase solide d’au
moins 25 % de MS en considérant que
sous ce seuil il y aura du ressuyage.
1.2.3. Prise en compte des données
expérimentales
Au cours des essais réalisés à Trévarez,
les analyses de lisiers filtrés donne des
teneurs en MS de l’ordre de 4 à 6 % soit
une perte de 3 à 4 points par rapport au
lisier brut dont les teneurs en MS
oscillent entre 8 et 10 %. La teneur en
MS du lisier filtré est donc variable selon
les réglages et selon le type de lisier brut.
Compte
tenu
des
résultats
expérimentaux on peut prendre comme
hypothèse de calcul l’obtention d’un lisier
filtré dont la teneur en matière sèche est
d’au moins 3 points inférieure à celle du
lisier brut et une teneur en MS du lisier
filtré plafonnée à 6 %.
Les volumes et les poids de phase solide
ont été mesurés lors des essais conduits
à Trévarez. Ces essais ont permis de
calculer des densités de phase solide.
Cette densité est cependant fluctuante
selon les réglages et selon le tassement
ou le foisonnement de la phase solide.
Globalement, la densité de la phase
solide est de l’ordre de 700 kg par m3, le
volume d’une tonne de phase solide est
donc d’environ 1,4 m3.
1.3.
Calculs
Pour un lisier brut connu et une phase
solide donnée (teneur en matière sèche
fixée à priori selon les objectifs
recherchés) on procède à un calcul par
itération en faisant varier la masse de la
phase solide jusqu’à obtenir les valeurs
de matière sèche souhaitées pour la
phase liquide et par différence la quantité
de lisier filtré. Ce qui permet de connaitre
la diminution de volume de lisier.
Tableau 1: Pourcentage de diminution du
volume de lisier selon les teneurs en MS
des phases solides et liquides.
% de MS
du LB
9%
10 %
% de MS
du LF
6
5
4
6
5
4
%
%
%
%
%
%
% MS dans la PS
25 %
16
20
24
21
25
29
%
%
%
%
%
%
30
%
13 %
16 %
19 %
17 %
20 %
23 %
35 %
10
13
16
14
17
19
%
%
%
%
%
%
(LB : lisier brut; LF : Lisier filtré ; PS : Phase solide)
Exemple 1 : pour un lisier brut à 10 % de
MS et un réglage du séparateur
permettant d’obtenir une phase solide à
25 % de MS et une phase liquide à 6 %
de MS la baisse de volume sera de 21 %.
En effet 100 m3 de lisier brut à 10 % de
MS c’est 90 tonnes d’eau et 10 tonnes de
MS. En augmentant la quantité de phase
solide extraite on diminue la teneur en
MS de la phase liquide. Pour obtenir un
lisier filtré à 6 % de MS il faut extraire 21
tonnes de phase solide à 25% de MS. Par
différence on obtient donc 79 tonnes de
lisier filtré équivalent à 79 m3.
Bilan du calcul : 100 m3 de lisier brut à
10 % de MS c’est 90 tonnes d’eau et 10
tonnes de MS
Chambres d’agriculture de Bretagne – Pôle Herbivores – Avril 2015
2
Les volumes des produits obtenus après séparation de phase de lisiers de bovins
On obtient après séparation de phase de
ce lisier : 79 m3 de lisier filtré à 6 % de
MS soit 74 tonnes d’eau et 5 tonnes de
MS21 tonnes de phase solide à 25 % MS
soit 16 tonnes d’eau et 5 tonnes de MS.
Donc une baisse de volume de lisier de
21 %.
Exemple 2 : A partir de 100 m3 du même
lisier
une
séparation
de
phase
permettant d’obtenir une phase liquide à
4 % de MS et une phase solide à 25 %
de MS va donner : 71 m3 de lisier filtré à
4 % de MS soit 68 tonnes d’eau et 3
tonnes de MS. 29 tonnes de phase solide
à 25 % de MS soit 22 tonnes d’eau et 7
tonnes de MS. Soit une baisse de volume
de lisier de 29 %
2. Application pratique pour
le calcul des capacités de
stockage
2.1. Stockage des lisiers
Quand la séparation de phase est mise
en route juste au moment des périodes
propices à l’épandage il n’y a pas lieu de
prendre en compte la diminution des
volumes de lisier dans le calcul des
capacités de stockage.
A contrario lorsque la séparation de
phase est effectuée plus régulièrement
on peut envisager une diminution des
capacités de stockage pour tenir compte
de la diminution des volumes. Cette
diminution peut être différente selon le
but recherché.
En pratique pour des lisiers bruts autour
de 9 à 10 % de MS :
si le but de la séparation de phase est
une bonne gestion agronomique des
effluents, des teneurs en MS de la phase
solide de l’ordre de 25 % (après
ressuyage) sont suffisantes. On peut
tabler sur une réduction de volume de
l’ordre de 20 - 25 % ;
si le but de la séparation de phase est
d’obtenir une phase solide dont la teneur
en MS est de l’ordre de 30-35% (dans le
cas de l’utilisation en litière par
exemple), la réduction de volume est
relativement faible sauf pour les lisiers
très chargés à 10% et plus de MS.
On peut tabler sur une réduction de
volume de l’ordre de 15 %.
Exemple 3 : Avec une diminution de 20 %
du volume de lisier et un besoin de
stockage de 6 mois pour les lisiers, le
calcul de stockage pour une vache
laitière « standard » donnerait : 10,8 m3
(réf
lisier
circulaire
depse/sdea
20/12/2001)) * 0,8 = 8,64 m3 de lisier.
C’est donc 8 à 9 m3 de lisier qu’il faut
stocker par vache laitière soit une
diminution de l’ordre de 2 m3 par vache.
Pour un troupeau de 100 vaches cela
représente 200 m3 en moins. Attention
en cas de fumière découverte créée pour
recueillir la phase solide il faudra tenir
compte des lixiviats produits.
NB : Il faut envisager avec beaucoup de
prudence la prise en compte de la
diminution de volume dans le calcul des
capacités de stockage. Les hypothèses
de
calculs
présentées
ne
sont
qu’indicatives. Des marges de sécurité
doivent être envisagées et à ajuster au
cas par cas pour tenir compte
notamment des évolutions prévisibles de
l’exploitation
et
des
possibilités
d’épandage.
2.2.
solide
2.2.1.
Stockage de la phase
Surface de réception
Une surface d’environ 50 m² est
nécessaire pour réceptionner la phase
solide sous le séparateur. L’accès à cette
surface doit être commode et permettre
la manœuvre des engins de reprise
(tracteur et chargeur, télescopique,
remorque…). Le cas échéant une zone de
transfert d’effluent peut être prévue pour
travailler dans de bonnes conditions.
2.2.2.
Surface de fumière
Dans le cas où la phase solide est
produite en continue toute l’année il faut
prévoir une zone de stockage en
attendant l’épandage. Dans une fumière
avec deux à trois murs la phase solide se
tient en tas sur une hauteur d’au moins
2 m. Il faut donc environ 0,5 m² de
fumière par m3 de phase solide.
Exemple 4 : besoin de 4 mois de stockage
La production de lisier pour une vache
laitière pendant 4 mois est de 7,2 m3 (réf
lisier circulaire depse/sdea 20/12/2001).
Chambres d’agriculture de Bretagne – Pôle Herbivores – Avril 2015
3
Les volumes des produits obtenus après séparation de phase de lisiers de bovins
Avec une répartition 20 % de phase
solide et 80 % de lisier filtré, la baisse de
volume de lisier produit sur 4 mois par
une vache laitière est donc de :
7,2 m3*0,2 = 1,4 m3 de lisier soit
l’équivalent de 1,4 tonnes.
Sur le principe de la conservation de
masse c’est donc 1,4 tonnes de phase
solide produite sur 4 mois soit, compte
tenu de sa masse volumique, 2 m3 de
phase solide. Stockée sur 2 m sur une
fumière avec 3 murs la surface de
fumière peut être estimée à 1 m². En
extrapolant cet exemple pour 100 vaches
laitières c’est une surface de fumière
d’environ 100 m² qui est nécessaire. Au
total, 150 m² pour l’ensemble fumière et
pré-stockage sont nécessaires pour un
stockage de 4 mois de phase solide
représentant 20 % des déjections
produites par 100 vaches laitières.
2.2.3. Lixiviats de fumière
En
cas
de
fumière
découverte
nouvellement créée pour recueillir la
phase solide on devra tenir compte des
volumes de lixiviats supplémentaires.
Ainsi, pour un besoin de stockage des
lixiviats de 6 mois et une pluviométrie
moyenne de 100 mm c’est 0,44 m3 par
m² de fumière découverte qu’il faudra
stocker. Pour 150 m², c’est 66 m3 de
lixiviats supplémentaire à stocker. Ceci
vient pondérer sensiblement la baisse de
volume du lisier.
2.2.4. Stockage temporaire aux
champs
La phase solide autour de 20-25 % de MS
possède un rapport C/N supérieur à 20
ce qui en fait un fertilisant de type 1. La
teneur en matière organique est
supérieure à 18 %. Ses caractéristiques
sont donc proches d’un fumier compact
voir très compact. D’autre part c’est un
produit homogène dont l’épandabilité est
améliorée et qui peut convenir à un
épandage sur prairie. Sous réserve de
validation de la part de l’administration
son stockage temporaire aux champs
peut être envisagé dans les mêmes
conditions qu’un fumier compact pailleux
c’est à dire après un temps de séjour de
2 mois en fumière.
Plateforme de réception de la phase solide
Chambres d’agriculture de Bretagne – Pôle Herbivores – Avril 2015
4
Les volumes des produits obtenus après séparation de phase de lisiers de bovins
3. Tableaux des capacités de stockage pour les vaches laitières
Sur la base des références de la circulaire DEPSE/SDEA/C2001-7047 du 20 décembre
2001 concernant les capacités de stockage des effluents d’élevage, voici sous forme
de tableau les résultats des calculs pour des stockages de 4 et 6 mois. Pour des
volumes de lisier ou des durées de stockage différentes on appliquera la
proportionnalité.
Stockage 4 mois : Vache laitière 6 000 à 8 000 kg de lait
Objectifs phase solide
réduction de volume
volume de lisier Brut (m3)
avant séparation de phase
Phase solide à Phase solide à Phase solide à
30-35 % de MS 25-30 % de MS 20-25 % de MS
15 %
20 %
25 %
7,2
7,2
7,2
(référence circulaire DEPSE/SDEA/C2001-7047)
6,1
5,8
volume de lisier filtré calculé (m3)
quantité de phase solide en
1,1
1,4
tonnes
volume de phase solide m3
1,5
2,1
(densité 700 kg / m3)
surface de fumière m² (2-3 murs)
0,8
1,0
2 m de haut en moyenne
Prévoir une zone de réception de la phase solide
5,4
1,8
2,6
1,3
Stockage 6 mois : Vache laitière 6 000 à 8 000 kg de lait
Objectifs phase solide
réduction de volume
(selon objectifs retenu)
volume de lisier Brut (m3)
avant séparation de phase
Phase solide à Phase solide à Phase solide à
30-35% de MS 25-30% de MS 20-25 % de MS
15 %
20 %
25 %
10,8
10,8
10,8
(référence circulaire DEPSE/SDEA/C2001-7047)
volume de lisier filtré calculé (m3)
9,2
8,6
quantité de phase solide en
1,6
2,2
tonnes
volume de phase solide m3
2,3
3,1
(densité 700 kg / m3)
surface de fumière m² (2-3 murs)
1,2
1,5
2 m de haut en moyenne
Prévoir une zone de réception de la phase solide
Chambres d’agriculture de Bretagne – Pôle Herbivores – Avril 2015
8,1
2,7
3,9
1,9
5
Les volumes des produits obtenus après séparation de phase de lisiers de bovins
Bibliographie
BRIAND P., 2015 Séparateur de phase : Séparateur de phase de Trévarez : tests en
période de ration mixte maïs et herbe. Chambres d’agriculture de Bretagne, TERRA
N°470, p40-41
BRIAND P., 2014 Séparateur de phase : quatre réglages testés à Trévarez. Chambres
d’agriculture de Bretagne, TERRA N°446, p36-37
GUIOCHEAU S., LORINQUER E.,. 2013. Essais concluants pour le séparateur de phase
testé à Trévarez, Chambres d’agriculture de Bretagne, Institut de l’élevage, TERRA
N°405 p42-43
LE ROUSIC S., PETIT D., 2010.Le séparateur de phase pour gérer le lisier en élevage
laitier, Chambre d’agriculture de Haute Marne, 9p
MANNEVILLE V.,MENARD JL., MILLE S. et al 2010. Nettoyage par hydrocurage des
aires d’exercice en bâtiments vaches laitières. Institut de l’élevage, Chambres
d’agriculture, 26p
Circulaire DEPSE/SDEA/C2001-7047 du 20 décembre 2001
Chambres d’agriculture de Bretagne – Pôle Herbivores – Avril 2015
6
Remerciements :
Sébastien Guiocheau, Pascal le Cœur : Pôle Herbivores
Aurore Loussouarn : Pôle Porc Chambre d’agriculture de Bretagne.
Le personnel de la station expérimentale de Trévarez.
Stéphane Le Rousic : Chambre d’agriculture de Haute Marne.
Auteur :
Philippe Briand du Pôle Herbivores de la Chambre d’agriculture de Bretagne.
philippe.briand@bretagne.chambagri.fr
Mots clés : séparation de phase, lisier de bovin, calcul de capacités de stockage
Avec la participation financière de :
Chambres d’agriculture de Bretagne – Pôle Herbivores – Avril 2015
7
Auteur
Документ
Catégorie
Без категории
Affichages
4
Taille du fichier
500 Кб
Étiquettes
1/--Pages
signaler