Traitement biologique aerobie combiné des effluents viticoles

ILIT Génie Chimique Génie des Procédées Laboratoire génie des procédés et environnement Faculté d’œnologie de Talence Université Bordeaux 2 RAPPORT DE STAGE TRAITEMENT BIOLOGIQUEAEROBIE COMBINE DES EFFLUENTS VITIVINICOLES Suivi de la biomasse épuratrice dégradant des effluents phytosanitaires Sni* to View par AG Préparé sous la direc des u laboratoire génie procédés et envlronnement a la faculté d’œnologie de Talence de l’Université bordeaux 2.

AVRIL-JUIN 2007 Remerciements Je tiens tous d’abord à remercier Mademoiselle K E pour m’avoir permis de articper a l’élaboration de sa thèse, ansi que de m’avor soutenue tout au long de la réalisation de ce stage. Je tiens à lui exprimer ma reconnaissance pour son accueil, ses conseils et sa pédagogie biomasse épuratrice. 2- Méthodes d’analyse. p 16 p 17 a- Observations macroscopiques des boues activées. b- Observations microscopiques des boues activées. – Analyses physico-chimiques. Ill- RÉSULTATS ET DISCUSSION p 18 p 20 1 -Expérimentation 1 : étude de la dégradation des pesticides par une liqueur mixte vinicole. P 22 2-Expérimentation 2 : étude de la dégradation des pesticides par ne liqueur mixte vitivinicole. P 25 3-Bilan : comparaison des paramètres cinétiques des deux expérimen tations P 28 6 relatif à la mise sur le marché et Futilisation des produits visés par l’article L . 253-1 du code rural.

Différents procédés physico-chimiques homologués peuvent permettre l’élimination des pesticides : la coagulation-floculation est utilisée en prétraitement pour limiter les concentrations du traitement ultérieur ; l’osmose inverse permet la concentration des résidus et la photocatalyse est un procédé de dégradation des matières actives organiques. Une es alternatives à ces procédés est l’utilisation de procédés biologiques (biomasse spécifique ; biobed) ou boues activées.

Les procédés biologiques sont des systèmes de traitement conçus pour dégrader des contaminants dans des eaux souterraines ou souillées en utilisant les micro-organismes (DIAZ, 2004). Les micro-organismes détruisent les toxiques en employant les produits chimiques pour leurs croissances et leurs reproductions. Le nouveau processus d’épuration des effluents vitivinicoles en développement au Laboratoire Génie des Procédés et Environnement (LGPE) de la Faculté d’œnologie de l’Université de BORDEAUX Il, utilise les liqueurs mixtes du traitement biologique vinicole comme biomasse épuratrice.

Ce procédé permet de traiter conjointement les effluents vinicoles et viticoles. L’efficacité du processus est quantifiée par différentes analyses physico-chimiques : DCO (Demande chimique en Oxygène), M. E. S (Matières en suspension), M. V. S (Matière Volatiles en Suspension), turbidité et des observations macroscopiques et microscopiques. Rapport de staee Antoine 36 in 2007 modification défavorable du milieu naturel qui apparaît en totalité n partie comme un sous produit de l’action humaine, au travers d’effets directs ou Indirects.

En fonction du milieu dégradé, la pollution sera qualifiée d’atmosphérique, d’aquatique ou de souterraine. Selon les substances introduites dans les milieux récepteurs, on distinguera deux origines de pollution majeures : l’industrielle ou l’agricole. ‘La pollution industrielle, issue de différentes activités, est caractérisée par une large palette de polluants. Les rejets qui en sont issus peuvent contenir : Des matières organiques et des graisses, des hydrocarbures, des acides, des bases, des métaux lourds, des roduits chimiques et des matières radioactives. La pollution agricole, due aux activités d’élevages et de culture est définie par le rejet de fortes quantités d’azote, de phosphore et de potasse provenant de l’utilisation d’engrais et de produits phytosanitaires. Les activités vitivinicoles génèrent deux sources de pollution différentes : •Les effluents vinicoles, relatifs à l’élaboration du vin sont caractérisés par de fortes teneurs en matière organique et sont classés dans les pollutions de type agro-industriel. Les effluents vlticoles, constitués par les eaux de rinçage et les onds de cuves des pulvérisateurs après traitement des vignes, qui sont considérés comme des pollutions du domaine agricole. 6 bonne hygiène au sein des établissements vinicoles. Ces déchets de vinification sont difficilement biodégradables car ils sont trop riches en matières organiques, très volumineux et asphyxiant pour le milieu qui les recueille. Ces effluents sont constitués de matières solides et liquides. Il s’agit principalement des eaux de rinçage qui entraînent . des pertes de produits (Mout, Vin… ) -des pertes de sous-produit (Lies,… ) Rapport de stage Antoine Gros — Avril-Juin 2007 -des produits de traitement du vin (Enzymes, Bentonite,… ) -des produits de nettoyage et de désinfection (Chlore, détartrant, Il existe deux procédés de dégradation des effluents vinicoles : une méthode physique et une méthode biologique, la dernière étant la plus développée. Les procédés physiques : Malgré les différentes process existantes pour traiter les effluents, la plus utilisée est l’évaporation.

Elle consiste à réduire le volume d’effluent par vaporisation de l’eau en utilisant le vent et l’énergie solaire. Ce procédé ne peut pas s’appliquer partout pour des raisons ‘environnement (odeurs possibles), de contraintes climatiques et de place. Les procédés biologlques C’est le procédé le plus couramment utilisé pour résoudre le problème des effluents vinicoles. La matière organique est dégradée et transformée par des micro- organismes divers dont l’abondance relative est la endent des conditions de PAGF s 6 organique. La première en aérobiose et la seconde en anaérobiose.

Les procédés biologiques aérobies : Les matieres organiques des effluents sont transformées en énergie, C02, et en Biomasse avec production d’un résidu final plus ou moins important suivant es conditions de fonctionnement imposées. Le point fondamental est la structure sous laquelle se trouve la matière organique ? dégrader, et l’aisance des micro-organismes (bactéries, levures, protozoaires et métazoaires… ) à y pénétrer. Dans le cas des effluents vinicoles, la matière organique étant majoritairement soluble, celle ci est facilement accessible à la biomasse épuratrice.

L’oxygène qui devra être apporté et qui conduira à la formation de C02 et H20 correspond à la différence entre la DCO dégradée et la DCO de biomasse formée. En traitement aérobie, la biomasse croît apidement si les conditions ne sont pas limitantes (02 dissous, pH, température, absence de toxiques… ) et la production de boues est relativement élevée. Cependant, en raison des longs temps de séjours de la boue rencontrés dans les 7 systèmes traitant les effluents vinicoles, des phénomènes d’autolyses bactériennes viennent réduire la masse de boue produite.

Une partie de la matière organique des boues est ainsi recyclée ar mor* et réeénération successiv PAGF 6 et constitue l’étape limitante des procédés de méthanisation. Le métabolisme anaérobie ne libère que très peu d’énergie e qui entraine donc une faible production de biomasse. Les phénomènes de dégradation sont complexes en anaérobiose puisque la phase de méthanisation exige le maintien d’un pH stable et proche de la neutralité. Ces procédés anaérobies sont adaptés au traitement des effluents vinicoles. Ils économisent de Pénergie et produisent du biogaz.

De plus, la production de boue est relativement faible face au procédé biologique aérobie. Après les différents procédés d’épuratlon, des traitements complémentaires de finitions permettent l’étalement dans le temps du déversement de ‘effluent traité et de réduire la charge polluante. Il existe deux types de traitements complémentaires La filtration ou percolation sur un filtre à sable ayant une alimentation discontinue en effluents. Les filtres plantés de roseaux qui connaissent depuis ces dernières années un essor dans les petites collectivités.

Son aspect rustique intégrant l’environnement incite les viticulteurs à l’adapter aux traitements de finition des effluents vinicoles. De plus, l’avantage d’un tel système est d’alimenter les lits plantés avec l’effluent seul ou le mélange (effluent + boues). – La pollution viticole Les produits phytosanitalres sont des substances ou préparations utilisées pour la prévention, le contrôle ou l’élimination d’organismes jugés indésirables, qu’il s’agisse de plantes, d’animaux, de champignons ou de bactéries.

Il s’agit donc, par définition, de substances t PAGF 7 OF phytosanitaire exclut les substances nutritives du type engrais, sauf quand il s’agit de mélanges d’engrais et de produits phytosanitaires. Les molécules actives à l’origine des produits phytosanitaires sont minérales ou organiques et d’origines naturelles ou issues de la chimie de synthèse. De manière générale on les produits phytosanitaires utilise en agriculture pour : o Eliminer les plantes indésirables dans la culture, o Détruire les organismes nuisibles à la culture, o Réguler ou améliorer la croissance de certaines cultures. our répondre aux attentes des agriculteurs, il existe différentes catégories de produits phytosanitaires : – les herbicides protègent la culture des plantes indésirables en les éliminant, -les fongicides, les insecticides ou encore les acaricides sont destinés à détruire ou prévenir le développement respectivement des champignons, des insectes t des acariens, – les substances de croissance servent de régulateurs de croissance pour la prévention de la croissance excessive d’une plante, les anti-germinants, les produits favorisant la résistance des plantes, le bouturage, la mise en fruit…

Les effluents viticoles sont générés au moment du remplissage et du nettoyage des cuves destinées à la pulvérisation de produits phytosanitaires. Ils sont constitués par les résidus de fond de cuves de pulvérisateur ansi que par les eaux de rinçage de tout le matériel agricole (cuves, buses, rampes de pulvérisation, tracteur… ). Ils sont essentiellement composés des matières actives phytosanitaires utilisées lors des traitements.

De plus, il y a des traces dhydrocarbures et PAGF 8 6 Les pratiques agricoles de pulvérisation engendrent deux types de pollution : La pollution ponctuelle due à une négligence lors de la manipulation des pesticides et une pollution diffuse provoquée par le ruissellement dans les nappes phréatiques des produits pulvérisés sur les parcelles cultivées. Réglementation des rejets des effluents Suivant les saisons, les produits utilisés, la charge polluante des déchets varie, il n’est donc as facile d’établir des valeurs limites concernant la charge polluante d’un effluent viticole.

Il existe un article spécifique aux effluents viticoles par rapport ? leur traitement et à leur Rapport de stage Antoine Gros – Avril-Juin 2007 collecte (arrêté au BO du ministère de l’écologie et du développement durable du 12 septembre 2006). De plus, le déversement direct de produits polluant provenant d’une exploitation agricole est interdit dans les eaux superficielles ou souterraines d’après le décret du 12 juin 1996.

L’arrêté 13 juillet 1998 conforte ce premier décret en précisant que le éversement est interdit même après épuration. La circulaire du 25 février 1997 relative à la présence de produits phytosanitaires dans les eaux stipule que « la présence de produits phytosanitaires dans les eaux peut rendre l’eau inapte à la consommation humaine et avoir des conséquences dommageables pour les écosystèmes aquatiques Le décret du 3 janvier 1989 donnait déjà à ce moment-là, des valeurs limites our les concentrations en pesticid tés dans une eau O. pg/L pour le total des substances mesurées. Cependant ce décret n’est pas directement lié à une « églementation rejet » mais peut être pris en compte dans le cadre de l’impact du rejet des effluents viticoles sur [‘environnement. Il existe différents procédés de traitement homologués par l’arrêté du 12 septembre 2006 (BO Ministère de l’écologie et du développement durable) qui permettent de traiter ces effluents chargés en produits phytosanitaires. ar concentration des polluants : – Déshydratation: ils sont récupérés et éliminés en DIS (Déchet Industriel Spéciaux). – Coagulation-floculation : pour accélérer et rendre plus efficace une décantation naturelle, a coagulation floculation permet d’agglomérer les particules. La force des particules, qui les tient éloignés les unes des autres à cause de leur charge, est neutralisée par coagulation tandis qu’elles sont agglomérées en micro flocs par floculation. Osmose inverse : un flux d’eau de la solution concentrée vers la solution diluée permettra de transformer l’eau polluée en eau potable. par dégradation physico-chimiques : – Photocatalyse : pour accélérer la réaction on utilise un catalyseur lui-même excité par une énergie lumineuse. Rapport de stage AG Avril- uin 2007