Conception d'une nouvelle génération de bassin d'élevage permettant la récupération rapide des rejets des poissons

Il est bien connu que l'aquaculture en eau douce constitue une source de pollution organique importante. Notamment, le phosphore contenu dans les rejets piscicoles contribue à l'eutrophisation des cours d'eau et est donc néfaste pour la vie aquatique. D'ailleurs, le MDDEP estime que près de 65% des cours d'eau en milieu agricole du Québec excèdent la concentration seuil d'eutrophisation de phosphore de 0,03 mg P/L. Avec ces préoccupations en tête, l'industrie piscicole québécoise s'est dotée d'une nouvelle stratégie en 2004 dont l'objectif est de réduire le rejet de phosphore à 4,2 kg de phosphore par tonne de poisson produite d'ici 2014. Les activités piscicoles nécessitent d'importants débits d'eau. En ce sens, ce projet veut mettre à profit cette ressource en optant pour des paramètres de design et d'opération du bassin d'élevage favorisant la récupération des rejets de poissons. Cette quête de paramètres favorables a été effectuée à l'aide du logiciel de mécanique des fluides numérique Fluent. En se basant sur le bassin Gilbert de première génération, situé sur le terrain de la pisciculture Gilbert en Estrie, un nouveau concept a été développé en modifiant la configuration et les paramètres hydrauliques du bassin déjà en place. Des mesures de qualité de l'eau et de l'hydraulique du bassin ont été prises afin de calibrer le modèle. Ces mesures ont permis d'une part d'établir les paramètres d'entrée du modèle et d'autre part d'en valider les résultats. Ainsi, une efficacité de récupération du phosphore, largué par les poissons, mesurée entre 30 et 46% a servi de repère pour valider le modèle simulé du bassin Gilbert de première génération. Les simulations effectuées sur ce concept ont donné des valeurs d'efficacité allant de 36,9 à 48,3%, pour des écoulements correspondant à celui observé sur le terrain. Les paramètres de design et d'opération ont ensuite été modifiés, de manière réaliste, jusqu'à l'obtention d'une efficacité jugée satisfaisante en termes de performance environnementale, c'est-à-dire vis-à-vis l'objectif de rejet de phosphore.

Abstract

It is well know that fresh water aquaculture is an important source of organic pollution. Especially, phosphorus contained in fish farm's discharges contribute to watercourse eutrophication, which is harmful for aquatic life. Thereby, MDDEP estimates that near 65% of watercourses in agricultural area in Quebec are exceeding the threshold concentration of eutrophication of 0.03 mg P/L. With those considerations in mind, Quebec fish farming industry figured out a new strategy in 2004, whose purpose is to reduce the phosphorous discharge to 4.2 kg of phosphorous per produced fish ton by 2014. Fish farming activities require important water inflows. Thus, this project tend to use this resource by opting for fish farm basin design and operation parameters leading to an amelioration of fish discharges removal. The search of favourable parameters has been done using computational fluid dynamics software Fluent. Based on the first generation Gilbert basin, located at Gilbert fish farm in Estrie, a new concept has been developed by modifying the configuration and hydraulic parameters of the existing basin. Water quality and hydraulic measurements have been taken in order to calibrate the model developed in Fluent. Those measurements led to the assessment of starting parameters and were used to validate some of the results. A measured phosphorous removal efficiency between 30 and 46% has been used as a comparison value to validate the simulated first generation Gilbert basin. The simulated values for the removal efficiency ranged from 36.9 to 48.3% for similar flows as those observed on the field. Design and operation parameters were then modified, within realistic ranges, to improve the phosphorous removal efficiency leading to better environmental performance. According to the numerical simulations, a concept with 3 lateral sedimentation traps, a 2.5% bottom slope, a fish-farming zone of 24.4 m by 6.1 m, and a 0.3 m deflector located under the recirculation upstream pipe, has been the most efficient over our range of hydraulic parameters combinations. Efficiency values up to 54% have been obtained for this concept after a first round of simulations.