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[Departement_IRSTEA]Ecotechnologies [TR1_IRSTEA]TED [Axe_IRSTEA]TED-EPURE; National audience; Le traitement des effluents solides, liquides et gazeux en élevage de porcs remet en cause la durabilité des élevages s'il devient trop coûteux. Si l'épandage est une des formes de recyclage, il ne suffit plus à la protection de l'environnement dans certaines zones à risque spécifique. En outre, le développement des filières non alimentaires ouvre de nouvelles pistes de valorisation plus intensives (en tonnes effluent/ha) que l'épandage, notamment pour réduire la consommation d'intrants des élevages ou des filières, améliorer leur impact environnemental, valoriser les savoir‐faire des filières d'élevage. Les travaux expérimentaux et de modélisation de la lombrifiltration et du lagunage à macrophytes conduits depuis 2003 à la station porcine de Guernévez fournissent les informations nécessaires au dimensionnement de systèmes qui accroissent l'efficacité du recyclage de l'eau et des nutriments. Les questions scientifiques spécifiques au dimensionnement fiable, à long terme, de systèmes biologiques de recyclage des effluents sont exposées. / Treatment of solid, liquid, and gaseous effluents of pig farms reduces their sustainability when its cost becomes too high. While spreading is one of the ways of recycling, it is no longer sufficient for environmental protection in regions with specific risks. Moreover, the development of non‐food production and transformation chains may offer new ways of more intensive recycling (in tons effluent/ha) compared to spreading, e.g. to reduce the global inputs of animal production systems, reduce their environmental impact, enhance the value of know‐how in animal production. Experiments and modelling studies on vermifiltration and macrophyte lagooning conducted since 2003 at the experimental station of Guernévez give the required information for the design of biological systems that enhance the recycling efficiency of water and nutrient reuse. Specific questions related to a longterm reliable design of such systems are discussed.

International audience; From preliminary researches on a pilot scale, a complete demonstration plant was built to treat the effluents of a 30 pregnant sow's piggery. It includes a screen, a vermifilter, a macrophyte lagooning, and a complementary water storage pond; the recycled water is used for flushing, and rainfall is collected to compensate for vapotranspiration. After functioning in 2008 and 2009, it was showed that, during the warm season, the whole plant produced an effluent suitable for flushing, where the concentration decrease was over 70% for the phosphorus and potassium, 95% for the COD and nitrogen, 99.8% for endocrine disruptors (estrogenic activity), and 99.99% for pathogenic micro-organisms. During the cold season, the dilution by the rain water and the treatment effect of the constructed wetlands lead to similar results. Nevertheless, for this season, suitable floating macrophytes that will cover the lagoons remain to be settled.

International audience

International audience; The swine experimental station of Guernévez studies since 2001 biological treatment plants for nutrient recovery and water recycling, suited to the fresh liquid manure coming out of flushing systems. An integrated system with continuous recycling was set up in 2007, associated to a piggery of 30 pregnant sows. It includes a screen, a vermifilter, and macrophytes ponds alternating with constructed wetlands. The screen and the vermifilter had a less removal efficiency than in previous studies on finishing pigs. A settling tank was then added between the vermifilter and the first lagoon to collect the worm casts. A second vermifilter was added to recover this particulate organic matter. A storage lagoon was added to compensate for evaporative losses and complete pollution abatement, with gold fishes as bioindicator of the water quality. The removal efficiency of the whole system was over 90% for COD and nitrogen, over 70% for phosphorus and potassium, and more than 4 logarithmic units for pathogens (E. Coli, enterococci, C Perfringens). Plant production was aroud 20 T DM ha-1 y-1. Floating macrophytes (Azolla caroliniana, Eichhornia Crassipes, Hydrocotyle vulgaris) were more concentrated in nutrients than helophytes (Phragmites australis, Glyceria aquatica, ). Azolla caroliniana was successfully added to feed finishing pigs.

[Departement_IRSTEA]MA [TR1_IRSTEA]TED / EPURE; National audience; In France, vertical flow constructed wetlands and waste stabilisation ponds are both extensive treatment processes well adapted to small rural communities mainly because they are easy to operate and their performance is reliable. Most of the time, the effluent has a better quality than required by legislation; even if WSP performance can be affected by seasonal variations, especially as regards nutrients. For VFCWs, nitrate concentrations remain high due to the fully aerobic conditions prevailing in the 2nd stage filters. In the 1st stage filters only a little denitrification can occur in the drainage layer when water is temporarily stored to batch feed the 2nd stage filters. For both processes the removal of sludge accumulated in the first pond/filters is only necessary every 10 years or more at nominal load. Dry matter content of the sludge removed from VFCWs is obviously higher than that from ponds. For both processes annual routine maintenance operations for a plant designed for 400 p.e. requires approximately 100 hours of presence at the plant by a member of the municipal staff. For a 1000 p.e. WSP plant, less time is needed than for a VFCW plant, because of the annual harvesting of the aerial part of the reeds. Once sludge is removed, these plants are ready to perform a new cycle of operation without having to change any electro-mechanical equipment. This contributes greatly to the reliability of performance.; En France, les filtres plantés de roseaux à flux vertical et les lagunages naturels sont des systèmes de traitement extensifs bien adaptés aux petites communes rurales, essentiellement parce qu'ils sont faciles à exploiter et que leurs performances sont fiables. La plupart du temps, l'effluent rejeté est de meilleure qualité que les niveaux minimums requis par la réglementation (respectivement D4 et D3 de la circulaire du 17 février 1997), même si la qualité de rejet d'un lagunage peut être affectée par des variations saisonnières, particulièrement les concentrations en nutriments. En sortie des filtres plantés, les concentrations de nitrates sont élevées en raison des conditions fortement aérobies qui prévalent dans les filtres du 2e étage. Dans ceux du 1er étage, une légère dénitrification peut intervenir à la base des filtres quand l'eau est temporairement stockée pour alimenter le siphon qui réalise les bâchées sur les filtre du 2e étage. Pour les deux procédés, l'extraction des boues accumulée dans la 1re lagune ou sur les filtres du 1er étage est seulement nécessaire à échéance d'une dizaine d'années à charge nominale. Le teneur en matière sèche de la boue extraite des filtres plantés est d'évidence plus importante que celle des lagunes. Pour les deux procédés, les tâches routinières d'exploitation pour une station de 400 équivalents-habitants représentent environ 100 heures de présence annuelle du préposé. Pour un lagunage naturel de 1 000 EH, il faut consacrer moins de temps que pour des filtres plantés de roseaux de taille équivalente à cause du faucardage annuel des roseaux qui n'est guère réductible. Quand les boues ont été extraites des zones adéquates, ces stations sont prêtes pour un nouveau cycle de fonctionnement sans avoir à changer un équipement électromécanique et cela contribue fortement à la fiabilité des performances épuratoires.

National audience; The preservation of water bodies from eutrophication implies accurate estimation of phosphorus and nitrogen loads and the control of the nutrient production on a catchment scale. In this paper, a simple tool for the modelling of annual nutrient loads is presented. It is implemented in ArcInfo® GIS using Arc Macro Language (AML). The use of a GIS is justified as the spatial characteristics of the catchment area (land use, industrial wastewater location) dictate water quality. The annual nutrient loads are worked out on the catchment scale, using existing GIS routines together with specific routines developed in AML for hydrological and water quality modelling purposes. The catchment area is divided into hydrological subcatchments with relatively homogeneaous spatial characteristics. Each subcatchment is linked to a specific nutrient export potential. These nutrient loads, calculated on a subcatchment-by-subcatchment basis, are conveyed to the outlet of the catchment and allow annual nutrient load estimation. A comparison with a water monitoring study is conducted to verify the adequation of modelling results for phosphorus and nitrogen loads.; Préserver les eaux de surface vis-à-vis de l'eutrophisation implique l'estimation des rejets de nutriments (azote et phosphore) et le contrôle de ces rejets à l'échelle du bassin versant. Dans cet article, une méthode d'estimation des charges annuelles en nutriments est présentée. Celle-ci est développée dans l'environnement du SIG (Système d'Information Géographique) ArcInfo®, grâce au langage de programmation (AML). Le développement au sein d'un SIG est justifié par la nature spatiale des caractéristiques du bassin (occupation du sol, localisation des ouvrages d'épuration des eaux usées). L'estimation des charges annuelles est menée à l'échelle du bassin versant en utilisant les fonctionnalités du logiciel et des applications propres adaptées à la modélisation de la qualité des eaux. Le bassin versant est divisé en sous-unités hydrologiques. Est associé à chaque sous-bassin versant un flux potentiel annuel en azote et en phosphore. Le flux est cumulé d'amont vers l'aval jusqu'à l'exutoire pour obtenir une estimation du flux annuel produit sur l'ensemble du bassin. Un suivi de la qualité des eaux de surface en azote et phosphore permet de comparer l'ordre de grandeur des flux mesurés et modélisés.

Analyses of mineralogy, granulometry and chemistry - aluminium,cadmium, chromium, copper, iron, lead, manganese, mercury, nickel, zinc, organic carbon, total nitrogen and phosphorus - are carried out in a Mediterranean lagoon: Etang de Thau. Shell-fish breeding and tourism make the Thau basin an important place for studying the impact of pollution within a lagoon environment. The spatial distribution of the metallic elements is related to the fine fraction (< 63-mu-m) and to the organic matter concentration of the sediment. Multivariate analysis gives a global picture of the incidence of micropolluants. It reveals a boarder zone poor in metals and organic matter which is greatly eroded by the bottom current. Several zones in the north and centre of the lagoon are highly contaminated areas with important organic matter and very fine particle content. Analyses of the two fractions of sediments - fraction below 2 mm and 63-mu-m - and depth profile studies demonstrate the natural origin of aluminium, chromium, iron, manganese, mercury and nickel, and the anthropic input of cadmium, copper. lead and zinc into the lagoon. The conclusion drawn is that monitoring and control of the quality of the sediment are important if the Thau lagoon is to remain a suitable area for shell-fish breeding.

Ce document de synthèse était originellement accompagné des annexes suivantes : I-A. Évaluation des apports en azote et en phosphore des bassins versants (données statistiques et bibliographiques). Application aux etangs du departement de l'Hérault. I-B. Évaluation des apports en azote et en phosphore des bassins versants (approche préliminaire des mesures de flux). Application au bassin versant du Salaison. II. Cartographie et estimation des stocks de nutriments dans les sediments. Application aux étangs du complexe palavasien. III-A. Le fractionnement du phosphore en milieu saumâtre (etude bibliographique et comparaison de methodes). Application aux sediments de l'etang de l'Or. III-B. Échanges de phosphore eau-sediment en milieu saumatre (mesures du flux diffusif par peepers). Application aux etangs de l'Or et du Prevost. IV. Recherche de la limitation de Ia croissance des ulves par les nitrates et les phosphates (étude de terrain et de laboratoire). Application a l'etang du Prevost. V. Interventions pour reduire Ia masse de nutriments. Actions sur les bassins versants, les sédiments et les algues (analyse bibliographique et enquêtes). Application technique et économique aux lagunes palavasiennes. Le document numérisé joint ne comprend que les annexes, I-A, II, III-A, III-B