Vidange des structures de stockage de fumier liquide

Agdex :	743
Date de publication :	05/06
Commande no.	05/06
Dernière révision :	05/06
Situation :	Remplace la fiche technique no 87-054 du MAAARO, La reprise du fumier liquide.
Rédacteur :	Harold Cuthbertson - Unité du génie et de la technologie/MAAARO

1. Introduction
2. Types de structures de stockage
3. Matériel servant à la vidange
4. Méthode de vidange
5. Mise en garde
6. Mise en garde concernant les réseaux circulatoires
7. Systèmes avec litière de sable
8. Systèmes d'épandage par écoulement direct
9. Irrigation
10. Vidange d'une structure par gravité
11. Conclusion

• dont la teneur en matière sèche est de 18 % ou plus,
• ou dont l'affaissement est de 150 mm (6 po) ou moins lors de l'essai d'affaissement au cône d'Abrams utilisé pour déterminer la consistance des déchets liquides, selon la description donnée à l'annexe 5 du Règlement 347 pris en application de la Loi sur la protection de l'environnement.

Matériel servant à la vidange

Le matériel utilisé pour vidanger les structures varie selon le type d'installation.

Pompes verticales

Ces pompes sont conçues pour fonctionner à la verticale. On les utilise pour retirer le fumier se trouvant dans des structures de stockage qui sont situées sous les bâtiments d'élevage et dans de petites structures de stockage temporaires (figure 1). Habituellement, ces pompes sont mues par un moteur électrique, ce qui en limite le débit. On les utilise aussi pour vidanger les structures situées à l'exté­rieur des bâtiments dans le cas des structures sous le niveau du sol qui sont hors d'atteinte du tracteur utilisé pour actionner la pompe (figure 2). Voir le plan n^o 10706 du Service de plans du Canada, Étang de stockage du fumier doublé d'argile, avec plate-forme de pompage, et le plan n^o 10730 [en anglais seulement], Below Ground Open Circular Manure Storage Tank and other storages, qui montre des structures circulaires à ciel ouvert situées sous le niveau du sol. Ces pompes sont montées sur des roues qui en facilitent le transport vers les différentes structures de stockage. Des cylindres hydrauliques font basculer la pompe en position couchée lors du transport et permettent de soulever et d'abaisser la pompe dans la structure de stockage.

Le débit des pompes mues par la prise de force du tracteur varie de 14 000 à 23 000 L/min (3 600 à 6 000 gal US/min). La puissance nécessaire est de l'ordre de 49-135 kW (65-180 hp).

Figure 1. Pompe avec agitateur-broyeur électrique utilisée dans les structures de stockage temporaires.

Pompes montées sur paroi

Les pompes montées sur paroi sont utilisées pour vidanger les structures à parois verticales hors-sol ou partiellement enfouies. Elles sont montées en permanence à l'extérieur des structures et sont mues par la prise de force du tracteur. Le fumier est acheminé vers la pompe par le fond de la structure à travers un tuyau de fort diamètre. De là, le fumier est retourné à la structure pour une agitation préalable à son évacuation dans la citerne d'épandage.

Figure 2. Pompe à fumier liquide verticale mue par la prise de force du tracteur, inclinée ici pour le transport.

Figure 3. Pompe à fumier liquide montée sur la paroi d'une structure hors-sol en acier.

Pompes pour structures de stockage en terre

Il existe des pompes servant à la vidange des structures de stockage de fumier liquide qui sont conçues pour des structures ayant des parois en terre et/ou pour des structures pourvues de rampes en béton inclinées. Ces pompes sont également utilisées dans les grosses structures de stockage enfouies dans le sol lorsque la pompe peut être insérée à angle dans la structure. Ces pompes sont montées sur des roues qui en facilitent le transport. Elles sont pourvues d'un arbre de travail qui est long, ce qui permet d'enfoncer l'agitateur au fond de la structure. La longueur de l'arbre de travail varie d'une pompe à l'autre en fonction des dimensions de la structure. La plupart des pompes ont une portée de l'ordre de 6-12 m (20-40 pi).

Comme les structures en terre et certaines structures en béton peuvent être passablement grosses, on trouve sur le marché des agitateurs spéciaux à hélices (figure 4). Ces agitateurs servent strictement à mélanger le fumier avant la vidange de la structure. Ils consistent en un bâti avec attelage trois points, un arbre de travail long et une hélice. L'opérateur peut les soulever ou les abaisser pour briser la croûte durcie qui se forme en surface ou faire remonter à la surface les sédiments accumulés au fond. Il est également possible d'utiliser à cette fin des pompes pourvues de buses à commande hydraulique lorsque le niveau de liquide dans la structure a été abaissé.

Il arrive qu'une hélice auxiliaire soit montée sur certaines pompes. Cette configuration permet d'agiter le fumier, de le pomper, ou de l'agiter et de le pomper simultanément.

Grâce à des vannes, toutes les pompes permettent de rediriger l'effluent dans la structure aux fins d'agitation. Elles peuvent aussi acheminer l'effluent dans la citerne d'épandage au moyen de tuyaux de 102-152 mm (4-6 po). Au moment de réintroduire l'effluent dans la structure, le jet peut être dirigé de manière à bien mélanger le fumier.

Figure 4. Si la structure est grosse ou que les conditions sont mauvaises, on peut utiliser un agitateur à hélices pour ameublir le fumier avant la vidange.

Méthode de vidange

La facilité d'agitation et de pompage du fumier liquide est étroitement liée à la teneur en eau du fumier. Moins la teneur en eau est grande, plus le pompage et l'agitation deviennent difficiles, d'où l'importance de mélanger le fumier à fond avant de retirer le gros du liquide. Cela est particulièrement vrai dans le cas des grosses structures et/ou lorsque le tracteur servant à l'agitation n'a pas tout à fait la puissance qu'il faudrait. La durée d'agitation varie de 2-8 heures ou plus, selon les conditions.

Dans le cas des grosses structures, la vidange doit parfois se faire de plus d'un point. Vérifier auprès des fournisseurs de machinerie le nombre de points à prévoir.

Mise en garde

L'agitation des structures de stockage de fumier liquide amène la libération de gaz de fumier mortels. Il faut faire preuve d'une prudence extrême lorsque les gaz risquent de s'accumuler dans des endroits clos, comme lors de la vidange d'une structure située sous un plancher d'étable latté. Voir la fiche technique n^o 04-088 du MAAARO, Gaz dangereux.

Figure 5. Agitation du fumier dans une structure de stockage en béton de 39 m (128 pi) de diamètre sur 5 m (16 pi) de profondeur.

Après avoir agité le fumier à fond, en prélever des échantillons et les faires analyser, afin d'en connaître la teneur en éléments nutritifs et en matière sèche. Ces données seront utiles dans la préparation du plan de gestion des éléments nutritifs. Vider la structure après avoir terminé l'échantillonnage. De nombreux exploitants détachent le tracteur de grande puissance de l'agitateur et l'utilisent pour tirer la citerne. Un plus petit tracteur peut alors servir à pomper le fumier dans les citernes et à garder en suspension le fumier préalablement agité.

Figure 6. Remplissage de citernes de 11 400 L (3 000 gal) après l'agitation du fumier.

Le débit des pompes offertes sur le marché est élevé par rapport à la capacité des citernes. Cela signifie que dans des conditions normales, quelques minutes suffisent pour remplir une grosse citerne. Il est par conséquent important de veiller à ce que la citerne puisse s'approcher et s'éloigner rapidement du point de chargement (figure 6).

Comme pour le fumier solide, il est important de chercher à limiter la circulation sur le champ en choisissant une citerne ayant la plus grande capacité possible tout en demeurant pratique. Il s'ensuit un usage plus efficient de la machinerie et de la main-d'œuvre. Dans certains cas, le fumier est transporté vers des champs distants, à l'aide de semi-remorques qui sont garées dans le champ. Les ci­ternes sont alors remplies depuis la semi-remorque et utilisées uniquement pour l'épandage du fumier. Cette façon de procéder fait de plus en plus d'adeptes maintenant que les citernes sont pourvues de dispositifs supplémentaires effectuant l'injection ou l'enfouissement du fumier. Les épandeurs peuvent être remplis sur les lieux de stockage à l'aide de pompes à lagune, qui aspirent les matières de la fosse ou d'une grosse semi-remorque garée dans le champ. La machinerie est conçue de manière à limiter l'exposition du fumier à l'atmosphère et à minimiser ainsi les odeurs.

Il existe du matériel d'épandage adapté aux systèmes informatiques géodésiques qui commandent le taux d'épandage. Ce type de matériel règle le taux d'épandage en fonction des besoins révélés par l'analyse de sol préalable et en fonction de la teneur en éléments nutritifs du fumier.

Mise en garde concernant les réseaux circulatoires

Les réseaux circulatoires, fréquents dans les structures sous planchers lattés, sont composés d'une série de canaux étroits interreliés. Un agitateur à hélice est introduit à un point de la structure de stockage et agite le fumier en le faisant circuler dans les canaux (figure 7).

Figure 7. Schéma du trajet emprunté par le fumier dans un réseau circulatoire.

Des problèmes sont à craindre si le fumier ne commence pas à circuler dès la mise en marche de l'agitateur à hélices (figure 8). Un bouchon de fumier solide risque alors de se former et de provoquer, derrière lui, une accumulation suffisamment haute pour soulever le plancher latté. Lorsque le poids du plancher latté ne retient plus le haut des cloisons, celles-ci risquent de se déplacer et de céder aux contraintes latérales. Les lattes et les animaux tombent alors dans la fosse, entraînant la mort des bêtes et une défaillance structurale.

Pour éviter des problèmes, agiter le fumier quand la structure est à moitié pleine afin de briser la croûte qui se forme en surface, et l'agiter à nouveau avant la vidange. S'il est impossible d'agiter le fumier deux fois, partir l'agitateur lentement jusqu'à ce que le fumier ait commencé à circuler partout.

Veiller à limiter la turbulence au minimum, de manière à éviter la libération excessive de gaz mortels. S'assurer de tenir humains et animaux le plus loin possible du lieu soumis à l'agitation et d'ouvrir le bâtiment pour en assurer la ventilation.

Figure 8. Agitateur à hélice servant à faire circuler le fumier dans une structure pourvue d'un réseau circulatoire.

Systèmes avec litière de sable

Dans la majorité des systèmes de gestion sur fumier liquide, la litière utilisée est faite de matière organique telle que paille, copeaux ou brandescie. Toutefois, dans l'industrie laitière, du sable est souvent utilisé, entre autres pour améliorer la santé du pis. Du fait de ses propriétés et du fait qu'il est particulièrement abrasif pour le matériel servant à la manutention du fumier, le sable oblige à modifier la façon de vidanger la structure.

Lors de l'agitation, il est difficile de garder le sable en suspension et de le retirer de la structure en même temps que la fraction liquide du fumier. Comme le sable se dépose, il faut, pour en favoriser la mise en suspension, que l'agitation se fasse au fond de la structure. L'opération est plus difficile à réaliser avec du sable grossier qu'avec des particules plus fines. Compte tenu de ces difficultés, on enlève généralement en premier la fraction liquide, puis on procède comme pour l'enlèvement des matières solides quand vient le temps d'enlever le fumier restant et le sable. Il faut faire analyser la teneur en éléments nutritifs à la fois de la fraction liquide et de la fraction solide du fumier.

On utilise souvent des excavatrices hydrauliques qui réussissent à se faufiler dans les petites structures, tandis que pour les structures de plus grandes dimensions, qui sont pourvues de rampes d'accès, la machinerie peut entrer carrément dans la structure pour charger les solides. Dans les deux cas, il faut une base en béton pour qu'à long terme, le travail puisse se faire efficacement.

Systèmes d'épandage par écoulement direct

Les systèmes d'épandage par écoulement direct comprennent les systèmes d'irrigation fixes en couverture intégrale, les systèmes d'irrigation mobiles (à boyaux rigides ou souples), les systèmes d'épandage de pleine surface et d'injection tirés par un tracteur et les systèmes à tambour. Veiller à ce que des dispositifs de sécurité permettent à l'opérateur d'interrompre l'écoulement en moins d'une minute s'il constate une fuite dans la canalisation. Ces dispositifs de sécurité sont obligatoires dans le cas des fermes soumises au Règlement.

L'article 50 du Règlement précise les exigences de sécurité à respecter lors de l'épandage de liquides à l'aide d'un système d'épandage par écoulement direct. L'intervention d'un deuxième opérateur peut être nécessaire pour garantir que le système puisse être arrêté en l'espace d'une minute en cas de situation problématique.

Irrigation

Les articles 49 et 50 du Règlement imposent des con­ditions à l'épandage d'éléments nutritifs par irrigation. Le Règlement interdit l'utilisation de lances d'irrigation à trajectoire haute à même de disperser un liquide sur plus de 10 m (30 pi) pour épandre du fumier ou des matières de source non agricole sur un bien-fonds, sauf si la matière en question renferme plus de 99 % d'eau par poids. Cette restriction s'applique à l'épandage du fumier par des exploitations tenues de se doter d'un plan de gestion des éléments nutritifs.

L'épandage par irrigation de matières de source non agricole renfermant moins de 99 % d'eau est interdit depuis le 30 septembre 2003.

Pour plus d'information, voir la fiche technique n^o 01‑054 du MAAARO, Épandage du lisier de façon responsable pour l'environnement.

Vidange d'une structure par gravité

Selon l'emplacement, il peut arriver que les citernes puissent être remplies par gravité. Le dénivelé doit être suffisant entre le fond de la structure et l'emplacement de la citerne destinée à recevoir le chargement. La différence de hauteur doit être d'au moins 3,6 m (12 pi) (figure 9).

Un système de chargement par gravité est très simple et n'exige aucun entretien. Il consiste en un tuyau de transfert pourvu de deux vannes. La vanne enfouie sous le niveau du sol est prévue à des fins de sécurité et doit rester fermée en tout temps, sauf au moment de la vidange de la structure. Elle doit :

• être protégée du gel;
• pouvoir être refermée rapidement; et
• être maintenue fermée par un dispositif de verrouillage.

Une seconde vanne est installée à la sortie du tuyau de transfert. Cette vanne commande l'écoulement au moment de remplir les épandeurs. En cas de défectuosité de cette vanne, il suffit de fermer la vanne de sécurité.