EFFLUENTS AGROALIMENTAIRES

N° 369 - L’EAU, L’INDUSTRIE, LES NUISANCES - 91www.revue-ein.com

ABSTRACTAgri-food effluent: treatment, recycling and recovery.Treating agri-food industry effluent, while

saving water, recycling components not used in

the processes, or recovering residues for use as

fertilizers, the entire treatment chain is adop-

ting a more virtuous and, ultimately, a more

economical approach. Not to mention the pres-

sure created by standards pertaining to envi-

ronmental release, which act as a powerful dri-

ving force for innovation.

Traiter les effluents de l’industrie agroalimentaire tout en économisant l’eau, en recyclant des composants non utilisés dans les procédés ou en valorisant les résidus comme engrais, c’est toute une chaîne de traitement qui adopte une démarche plus vertueuse et, au bout du compte, plus économique. Sans oublier la pression des normes de rejet dans le milieu naturel qui agit comme un puissant moteur d’innovation.

Effluents de l’agroalimentaire : traiter, recycler et valoriser

Par Françoise Breton, Technoscope

L es effluents de l’industrie agroa-limentaire sont caractérisés par leur forte charge en matières orga-

niques et en graisses. Au-delà des procé-dés épuratoires qui permettent de reje-ter une eau conforme aux normes dans le

milieu naturel, se développent également des approches consistant à recycler l’eau des procédés ou de lavage afin de limiter la consommation d’eau de l’usine et d’être moins tributaire de variations dans son approvisionnement, en particulier lors des

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périodes estivales ou dans les zones arides où l’eau est précieuse.Leur forte charge en matières organiques font de ces effluents les premiers bénéfi-ciaires des méthodes d’épuration biolo-gique, transmettant aux bactéries le soin de dépolluer les eaux usées. Sur ce mar-ché, de nombreux acteurs comme Cal-listo, Actibio, Assiteaux, KWI, Aderbio, Corelec, Serep, Odipure, Afigeo, Vivlo, Maiveo, Atlantique Industrie ou encore Biome proposent des chaînes de traite-ment aérobies de style SBR MBBR, ou des procédés de méthanisation, une approche particulièrement efficace pour traiter les effluents issus de l’industrie agroalimen-taire (cf. article sur méthanisation dans ce numéro).D’autres procédés de la chaîne de traite-ment permettent en particulier de traiter les graisses, dès leur production en amé-nageant leur récupération ou en prétrai-tement pour les éliminer. Encore faut-il les collecter. ACO propose donc une nou-velle gamme de caniveaux en acier inoxy-dable (ACO Modul) pour drainer les eaux de lessivage et les eaux usées des process industriels. Le prétraitement de ces eaux, par un séparateur de graisse ACO Oléo-pur G (conforme à la norme NF EN 1825), en débarrassant les eaux des matières grasses, évitera les risques de bouchage des canalisations et favorisera leur traite-ment.

KWI, tout comme, Purostar, Proserpol ou Veolia Water STI, propose des techniques de flottation pour soustraire les graisses des effluents. Le procédé Biofloat de KWI utilisant le flottateur Megacell Vertical MCV, per-met de clarifier des effluents en réduisant les volumes des bas-sins et l’emprise au sol néces-saire.Les systèmes aérobies et ana-érobies peuvent également être adaptés à de fortes charges en graisses. La technologie Car-bofil®, proposée par Maiveo, qui a fait ses preuves depuis plus de 15 ans dans le d o m a i n e d u traitement des graisses agro-i n d u s t r i e l l e s , t ra i te jusqu’à 11 kg/DCO/m3/r é a c t e u r / j o u r avec un abatte-

ment supérieur à 90 % sur les graisses. La technologie Agira de Veolia Water STI traite des charges de graisses de 3 à 5 kg MEH/m3/jr en séparant, dans un bassin non aéré, l’étape d’hydrolyse. Le procédé abat ainsi plus de 90 % des lipides. Le procédé Biolix pour sa part permet de traiter plus spécifiquement les graisses et les hydro-carbures issus des unités de prétraitement avec un abattement de 58 à 95 % des lipides et une réduction de boues de 50 à 60 %.Les boues issues de ces traitements font de plus en plus souvent l’objet de valorisation, notamment sur les exploitations de taille moyenne. Pour cela, leur séchage sur lit de roseaux, proposé par exemple par IFB Environnement, favorise leur minéralisa-tion et réduit leur volume de 80 à 90 % avant de les orienter vers des filières d’épandage agricole ou de compostage. Autre approche plus intégrée, Agro environnement a déve-loppé un système de boues activées à haut rendement épuratoire, le système breveté BAFPR, qui consiste à remplacer le clari-ficateur par un filtre planté de roseaux qui termine le traitement et permet de gérer le surnageant et les boues sous forme de ter-reau. « Le support filtrant de ces filtres

ACO propose une nouvelle gamme de caniveaux en acier inoxydable (ACO Modul) pour drainer les

eaux de lessivage et les eaux usées des process industriels. Le prétraitement de ces eaux, par

un séparateur de graisse ACO Oléopur G (conforme à la norme NF EN 1825), en débarrassant les

eaux des matières grasses, évitera les risques de bouchage des canalisations et favorisera leur

traitement.

L’emprise au sol du flottateur Megacell Vertical MCV de KWI est réduite par

rapport à sa capacité hydraulique : il s’agit du flottateur idéal lorsque l’on

dispose d’une très faible surface au sol.

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plantés est beaucoup plus épais que ceux destinés au séchage des boues, précise Emmanuelle Claverie, directrice d’Agro environnement. Il faut compter 80 cm de granulat sur une plus grande surface et ne pas excéder 50 cm de boue. L’eau en sortie retourne dans le milieu naturel ». L’entreprise propose également la solu-tion Cascade, un stockage aéré, rustique et peu onéreux, adaptée aux activités qui présentent un pic saisonnier (congélation de pommes pour la pâtisserie, fabricant de cidre, etc.). Ce système de traitement extensif regroupe la totalité des effluents dans une lagune dans laquelle le traitement est étalé dans le temps.

Traiter les effluents chargés de phytosanitaires et de minérauxOutre les matières organiques et les nitrates, éliminés au cours du traitement, les eaux issues de l’agroalimentaire sont également chargées de phosphore. Cet élé-ment provient des matières traitées elles-mêmes, comme les laitages très riches en phosphore, mais également de l’acide phosphorique utilisé comme désinfec-tant pour le nettoyage du matériel. Des approches alternatives à l’ajout de chlorure ferrique sont proposées aujourd’hui qui sont plus vertueuses du point de vue envi-ronnemental et aussi souvent plus écono-miques. IFB Environnement, par exemple, dispose d’un substrat constitué de granulés de phosphorite (phosphate naturel) et uti-lisé en traitement de finition soit en cuve pour un traitement rapide, soit sur filtres plantés de roseaux. Dans ce dernier cas, les filtres horizontaux sont enrichis de phos-phorite et le temps de séjour doit être de 12 à 36 heures. Le phosphore précipite sur le substrat filtrant et forme un composé extrêmement stable, l’apatite. « L’investis-

sement de départ est plus important mais il n’y a pas de consommables ni de risque de relargage du phosphore, précise Jean-Christophe Stucky d’IFB Environnement. Le coût du traitement revient à moins d’un euro le mètre cube et le retour sur investissement est de 3 à 5 ans. Au bout d’une dizaine d’années, les granulés sont repris par le fabricant et acheminés sur des filières de valorisation pour fabriquer de l’acide phosphorique ou de l’engrais ».D’autres éléments indésirables peuvent être présents dans les eaux usées comme les produits phytosanitaires dans le domaine de la viticulture. Les eaux de lavage du matériel de pulvérisation des vignes par exemple, sont chargées en pro-duits phytosanitaires dont les normes de rejet dans le milieu naturel sont particuliè-rement drastiques. La réglementation de 2006 impose de mettre en place des sys-tèmes de traitement agréés par le minis-

tère de l’environnement pour traiter ces effluents. En effet, les analyses permet-tant de mesurer le taux de ces molécules dans les eaux rejetées sont extrêmement complexes et onéreuses : les viticulteurs ont donc une obligation de moyen, l’obli-gation de résultats incombant aux instal-lateurs. Une douzaine de procédés ont été agréés. Certains reposent sur une sépa-ration des résidus de l’eau comme le pro-cédé Phytopur de Michael Paetzold ou le système BF Bulles du groupe Agrovista. D’autres dégradent les résidus comme le système STBR2 développé par Aderbio, le Phytobac de Bayer, le procédé Phytocat de Résolution ou encore le Vitimax dévelop-pés par Agro Environnement. « Notre, Viti-max, est le seul à proposer le traitement des effluents vinicoles et phytosanitaires sur une même station, explique Emma-nuelle Claverie, directrice d’Agro environ-nement. Nous éliminons par coagulation

Agro environnement a développé un système de boues activées à haut rendement épuratoire, système breveté BAFPR, qui consiste à remplacer le

clarificateur par un filtre planté de roseaux qui termine le traitement et permet de gérer les boues sous forme de terreau.

Station Mixte STBR1 & STBR2 de traitement des effluents vinicoles et phytosanitaires CUMA de

Chaintré. Réalisation Aderbio.

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et floculation le cuivre, le soufre et les élé-ments minéraux indésirables. Ensuite les effluents qui contiennent les matières actives biodégradables permettant de soi-gner les maladies, sont injectés en petites quantités dans la station à boues acti-vées qui traite les effluents vinicoles ». L’injection de cet effluent dangereux pour les bactéries est supervisée automatique-ment avec un dosage fonction de la taille de la station et de son état biologique. Le traitement permet un abattement de 90 %.

Les résidus du prétraitement pour leur part sont dirigés vers un centre d’incinération de produits dangereux.

Maîtriser les rejets en période d’étiageLorsque les rejets d’eaux traitées dans le milieu naturel ne sont pas autorisés, par exemple en période d’étiage, il faut trou-ver un autre moyen de se débarrasser des effluents traités. La technique des zones de dispersion végétalisées prend aujourd’hui

de l’ampleur dans les zones concernées par les restrictions. Le procédé consiste à irriguer de façon contrôlée des cultures à visée énergétique, taillis à courte rotation (TTCR) constitués de saules, peupliers, aulne ou robiniers, ou bien plantations de miscanthus ou de chanvre. Un système de goutte à goutte enterré est piloté auto-matiquement à partir des données four-nies par des sondes capacitives placées dans le sol et mesurant l’humidité à diffé-

Les zones de dispersion végétalisées reposent sur une irrigation contrôlée des cultures à visée

énergétique, taillis à courte rotation (TTCR) constitués de saules, peupliers, aulne ou robiniers,

ou bien plantations de miscanthus ou de chanvre.

Phospholithe® d’IFB Environnement : procédé à base de roches naturelles pour

la déphosphatation des effl uents industriels et domestiques

Un système originalde purification et de

stockage pour crustacés, coquillages et moules

Le traitement des coquillages et crustacés est depuis plusieurs années un réel problème. En effet, les différents systèmes de traitement mis en place jusqu’à présent ne répondent pas exactement aux exigences des utilisateurs, sans compter le coût qu’engendrent les infrastructures nécessaires. Avec son procédé Trait’Coq®, Atlantique Industrie a développé un système permettant de remédier à tous ces inconvénients.

Le principe repose sur des bacs qui peuvent être empilés, équipés d’un double fond permet-tant ainsi le dépôt des sédiments. Le système comprend plusieurs tubes remontant en partie haute et des tubes conduisant à la partie basse du container munie de plusieurs purges calibrées d’où s’échappe l’eau de mer d’alimentation qui desservira les containers du dessous en oxygénant.Dans le cadre de ce cycle, toutes les eaux seront collectées, dégrillées, préfiltrées et dirigées vers une ou plusieurs réserves d’eau. L’avantage que présente ce procédé repose sur les bacs qui sont chargés directement en mer sur les parcs. Ils sont ensuite ramenés à terre et sont aussitôt opérationnels en phase de dégorgement. Donc, plus besoin de manipuler les coquillages ce qui leur évite le stress et constitue un gain de temps. Il n’est plus nécessaire d’utiliser les bassins et des arrivées d’eau de mer, c’est la fin des grosses consommations d’électricité liées à l’oxygénation.Une ou plusieurs unités de pompages assureront l’aspiration et le refoulement vers des filtres adap-tés en fonction des coquillages ou crustacés, selon un débit et pression optimale.Ensuite, la stérilisation de cette eau sera assurée par un système UV. Le procédé prévoit un système de thermorégulateur. Ce principe peut fonctionner en circuit fermé ou ouvert selon la chaîne de trai-tement. Il est également possible de simuler le phénomène de marée au moyen d’une horloge.« Ce sont des années d’essais sur plusieurs exploita-tions prototypes, qui nous ont permis d’optimiser le procédé sous le contrôle des services vétérinaires », explique Fabien Garin, Ingénieur Traitement des eaux chez Atlantique Industrie, qui insiste sur le fait que ce type d’installation peut s’adapter à toute structure de bâtiment.

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rentes profondeurs afin de pouvoir garan-tir que l’eau ne s’infiltre pas dans la nappe phréatique. « Cette technologie peut sus-citer des synergies intéressantes, sou-ligne Jean-Christophe Stucky. Nous tra-vaillons actuellement sur un projet qui va permettre d’absorber les 100 000 m3 d’effluents excédentaires d’une entreprise en période d’étiage. La communauté de communes, qui a monté par ailleurs un réseau de chaleur avec une chaudière à biomasse, est intéressée par la produc-tion de la zone de dispersion. Elle s’en-gage à exploiter la TTCR pour en faire des plaquettes stockables pour la chaudière. L’industriel pour sa part construit, ali-mente et maintient le système d’irriga-tion. Chaque partie contribue à l’achat du foncier ».

Recycler et valoriser tout ce qui peut l’êtreFace aux problèmes d’approvisionnement

lorsque l’eau fait défaut et, à l’inverse, aux difficultés à évacuer les eaux traitées, les industriels ont également la possibilité de limiter leur consommation au strict mini-mum en réutilisant leurs eaux de procédé ou, dans le cas d’élevage de poissons, les eaux de culture. L’aquaculture est en effet un domaine de prédilection pour la réuti-lisation de l’eau car il faut 250 à 500 litres d’eau pour produire 1 kg de poisson. Veo-lia Water STI propose le Système RAS (Recirculating aquaculture system) qui permet de réutiliser jusqu’à 99 % de l’eau d’élevage grâce à un traitement en circuit fermé éliminant les matières organiques, les nitrates, les solides en suspension, le CO2

, N2, les virus et bactéries ainsi que cor-

riger le pH. La technologie utilise une com-binaison de filtres circulaires Hydrotech

Support biologique en polypropylène appelé BOMS chez KWI (Biomasse on Mobile Support).

Vivlo mise sur des technologies d’évapo-concentration sous vide basse température qui permettent

l’extraction de l’eau contenue dans un déchet sans modifier la matière organique contenue dans

l’effluent entrant et limite les risques de cristallisation ou de précipitation lors des stockages.

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discfilter et la technologie MBBR (Moving bed biofilm reactor) d’AnoxKaldnes qui permet aux microorganismes de se déve-lopper sur des supports en polyéthylène de densité légèrement inférieure à celle de l’eau, favorisant ainsi le contact des bacté-ries et des nutriments. KWI maîtrise éga-lement parfaitement le procédé MBBR et vient de réaliser plusieurs installations sur ce principe pour des industriels de l’agroa-limentaire.Veolia Water STI développe également des technologies de recyclage total ou par-tiel des eaux usées et de valorisation des effluents industriels. Le degré de recy-clage de l’eau pour sa réintroduction dans

le circuit de fabrication de l’usine dépend de la qualité requise pour les procédés concernés. Le bio-réacteur à membrane Biosep per-met de traiter 5 à 100 m3/h d’ef-fluents et de réinjecter dans le sys-tème une eau de très grande qua-lité bactériologique pour les pro-cédés de l’agroalimentaire. Elle est utilisée, couplée avec une osmose inverse, par exemple, pour le recyclage des effluents d’abat-toirs à Cooperl-Lamballe. Les éva-porateurs Evaled pour leur part recyclent l’eau évaporée par les procédés de concentration et réduction des déchets liquides en assurant une parfaite séparation des polluants organiques et des métaux lourds.

Atlantique Industrie a développé un sys-tème de recyclage d’eau en industrie agroa-limentaire lorsque celles-ci sont chargées en matières en suspensions ou en parti-cules. Le procédé s’appuie sur de la sépa-ration de phase (décantation lamellaire, flottation ou séparation physique par tami-sage Rotosieve) éventuellement couplée à un conditionnement chimique en amont. Les résidus sont ensuite déshydratés pour revalorisation ou évacuation selon le type de déchets (Volute AMCON, PERA). Ces procédés peuvent être utilisés aussi bien en légumes (process, convoyage hydrau-lique), qu’en lavage de fumées, en terre, … Tous les types d’industries peuvent être concernés (légumes, fruits, …).KWI propose également de plus en plus souvent aux industriels de recycler une par-tie de leurs eaux traitées pour, à minima, le

Station clé en mains fournie par KWI. Un exemple réussi de valorisation

des eaux traitées pour l’irrigation et de gestion des boues « in situ »

sur lits de roseaux.

Traitement des effluents agroalimentaires :soigner l’agitation

Les équipements d’agitation sont souvent mis à rude épreuve dans les bassins d’effluents agroalimentaires. Suivant leur nature, il est primordial de sélectionner des appareils adaptés en termes de rotation, de taille d’hélice, de matériaux et de puissance. Salmson Wilo a donc développé une nouvelle hélice, résistante et fiable, permettant de faire le lien entre les agitateurs basse vitesse dotés de grandes pales à hautes performances et les agitateurs semi-rapides à poussée élevée.

D’un diamètre de 1,2 m, cette hélice peut être combinée à un réducteur épicycloïdal à deux étages, pour former un agitateur lent. Cette combinaison permet d’assurer un fonctionnement

durable et économique dans des bassins de dimensions réduites.

Autre possibilité, en associant cette hélice à un réducteur épicycloïdal à un

seul étage, on forme un agitateur semi-rapide à forte poussée. Cette solution

permet par exemple de réduire le nombre d’agitateurs nécessaires au brassage d’un

bassin plus important.Le revêtement Ceram, appliqué sur les bords d’attaque des pales, permet une utilisation dans les digesteurs (Voir à ce sujet notre dossier page 53).

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Salm

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Wilo

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lavage de la station de traitement, le lavage de camions, ou pour l’irrigation.Spécialiste des procédés de filtration, l’en-treprise TIA maitrise de son côté de tech-niques de microfiltration (0,1 µm), ultrafil-tration (0,01 µm), nanofiltration (0,001 µm) et osmose inverse (0,0001 µm) pour four-nir la qualité d’eau requise pour de nom-breux secteurs d’activité, de l’eau de lavage à l’eau ultrapure exigée par l’agroalimen-taire, la microélectronique ou la pharma-cie. L’entreprise dispose d’un parc d’ins-tallations pilotes qui autorisent la mise en œuvre de toutes les techniques de fil-tration membranaire. Ces unités, dont la taille varie du pilote de paillasse à l’unité pré-industrielle, permettent de réaliser des essais sur des échantillons allant de quelques décilitres à plusieurs milliers de litres de solution.Toujours dans l’idée de recycler les matières non utilisées, Ovive qui propose des traitements biologiques pour les IAA (Biomembrat, exemples en vinaigrerie, lai-terie, fromageries, etc...) et des flottateurs

à air dissous, met en pratique la fabrica-tion de sous-produits à partir des déchets graisseux non nobles issus de l’agroali-mentaire de façon performante, automati-sée et en offrant des possibilités de réin-jection dans les procédés. Grâce à un outil innovant de séparation de phases et une chaîne de préparation adaptée au projet, ces produits sont commercialisables dans les domaines de l’oléochimie et du BTP. Par exemple, cette entreprise a permis à la société Nord Cacao de valoriser les refus de production en utilisant une frac-tion de la matière grasse pour la formula-tion de biocarburant, une seconde pour produire un solvant débitumant utilisé en substitut du gasoil, et une troisième qui entre dans la composition de protection de banches de coffrage béton. Veolia Water STI dispose également de procédés éco-nomiques et à faible impact énergétique pour récupérer les métaux (électrolyse) et les sels et matières organiques (électrodia-lyse) dans des effluents pour des concen-trations entre 50 mg/l et 50 g/l. Le solvant

organique, choisi pour extraire sélective-ment le composé ciblé, est ensuite séparé de l’effluent et régénéré pour être réutilisé, limitant ainsi la consommation du solvant.Vivlo propose un autre exutoire. L’entre-prise construit des filières de recyclage des effluents industriels ou agricoles dans l’objectif de revaloriser les sous-produits. Elle exploite pour cela une technologie d’évapo-concentration sous vide basse température qui permet l’extraction de l’eau contenue dans un déchet sans modi-fier la matière organique contenue dans l’effluent entrant et limite les risques de cristallisation ou de précipitation lors des stockages. Les taux de matières sèches contenus dans les concentrats peuvent atteindre les 80 %.Le coût énergétique de la technique est quasi-nul grâce à la récupération des calo-ries des moteurs de cogénérations qui équipent ces applications. Les déchets issus de la concentration sont revalorisés grâce à leur teneur en matières sèches éle-vée.  n

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