Traitement des effluents de la filière laitière

La première démarche avant d’envisager de traiter la pollution générée par une unité de production de la filière laitière est de réaliser un bilan pollution pour étudier les sources de pollution, caractériser les rejets et essayer de les minimiser.

La première étape du traitement des eaux usées porte sur la séparation des formes de pollution facilement récupérables (particules par exemple). Le but est de minimiser la quantité de pollution à traiter dans la suite de la filière de dépollution. Ainsi, les effluents de l’industrie laitière peuvent subir différents prétraitements : dégrillage ou tamisage, dégraissage, dessablage dans le but d’éliminer la pollution particulaire.

Par la suite, les effluents laitiers qui contiennent une pollution essentiellement organique et sous forme soluble peuvent subir un épandage sur des terres agricoles ou un traitement biologique. Dans le premier cas, la pollution est éliminée par les micro-organismes du sol et les végétaux. Dans le second cas, on confie à des populations microbiennes présentes dans des réacteurs biologiques le soin d’éliminer la pollution.

Il existe principalement deux stratégies de mise en œuvre des micro-organismes : la voie aérobie et la voie anaérobie.

La voie aérobie consiste à utiliser des micro-organismes contenus dans des réacteurs biologiques dans lesquels de l’oxygène est tranféré soit de manière naturelle, soit de manière artificielle, au moyen de turbines de surface ou de diffuseurs de fond.

L’oxygène et les éléments nutritifs organiques ou minéraux solubles (carbone, azote, phosphore...) qui constituent la pollution vont servir de substrats pour les micro-organismes qui se multiplient. Une fraction de la pollution soluble est éliminée sous forme gazeuse (CO₂ par exemple) et la fraction complémentaire est transformée en pollution insoluble (les micro-organismes). Elle pourra être récupérée par décantation et formera les boues.

Les techniques utilisées sont des lagunages aérés, des bioréacteurs qui appliquent la technique des boues activées, des filtres bactériens, du traitement séquenciel discontinu (plus connu sous le nom de sequencing batch reactor ou SBR, en anglais), etc.

Cette approche a pour caractéristiques de consommer de l’énergie pour transférer l’oxygène et de produire des boues. On peut produire de 0,3 à 0,5 kg de boues (exprimées en matière sèche) par kg de demande chimique en oxygène (DCO) éliminée, en fonction des caractéristiques du procédé.

Cette technique peut permettre d’obtenir une qualité d’eau traitée compatible avec un rejet dans le milieu naturel. La gestion des boues obtenue reste souvent un problème. Pour les boues activées, les charges appliquées vont de 0,5 kg de DCO par mètre cube de réacteur et par jour pour les systèmes à faible charge à 10 kg de DCO par mètre cube de réacteur et par jour pour les fortes charges.

Dans la voie anaérobie, la stratégie mise en œuvre consiste à transformer la matière organique polluante, par l’intermédiaire de micro-organismes en absence totale d’oxygène (anaérobiose), en un gaz composé principalement de méthane et de gaz carbonique. La plus grosse partie de la pollution se retrouve sous forme de biogaz. Ce processus produit donc peu de boues, généralement moins de 0,05 kg de matière sèche par kg de DCO éliminée.

Le biogaz est valorisable et peut servir d’appoint énergétique à l’usine.

L’azote se retrouve sous forme ammoniacale et une nitrification dans un réacteur aérobie suivie d’un recyclage dans le réacteur de méthanisation peut permettre également d’éliminer l’azote.

La digestion anaérobie est souvent considérée comme un prétraitement d’effluents relativement concentrés qui permet de diminuer la DCO de manière économique en produisant peu de boues. Elle nécessite souvent une finition aérobie avant rejet dans le milieu naturel.

Différentes techniques peuvent être utilisées. Elles mettent en œuvre des réacteurs à cellules libres plus ou moins floculées tels que le contact anaérobie, l’UASB, le digesteur à plateaux ou à cellules fixées, le filtre anaérobie, le lit fluidisé...

Les charges appliquées vont de quelques kg de DCO par mètre cube et par jour pour le contact anaérobie, à 30-40 kg de DCO par mètre cube et par jour pour le lit fluidisé.

Généralement, le traitement des boues issues de l’épuration représente jusqu’à 50 % du coût total du traitement de l’eau. Pour les stabiliser et réduire leur volume, elles subissent un épaississement puis une déshydratation plus poussée (séchage, filtre presse...). Le devenir des boues traitées ainsi peut être la décharge de classe 2 (qui sera fermée en 2002), l’incinération parfois, mais surtout l’épandage.

L’épandage reste la destination privilégiée des boues, car elle est la moins onéreuse actuellement. Mais les contraintes deviennent de plus en plus sévères. Actuellement des textes réglementent l’épandage des boues issues des stations de traitement collectif.