(Module 5)

I. Définitions, typologie et classification des déchets- une problématique complexe : source potentielle de pollution & ressources

naturelles «secondaires ».

- L’O.M.S : déchet = quelque chose que son propriétaire ne veut plus, en un certain lieu et en un certain moment, et qui n’a pas de valeur commerciale, courante ou perçue.

- Idem = Tout résidu d'un processus de production, de transformation ou d'utilisation, toute substance, matériau, produit ou plus généralement tout bien meuble abandonné ou que son détenteur destine à l'abandon. 

- un déchet «solide» = déchet pelletable et un déchet «liquide » = déchet pompable ayant une teneur en eau de + 95%.

- Quelques données marocaines : en 1999, 17 500 t/j (contre 12 500 t/j en 1992), variation régionale. 0,3 à 0,9 kg/hab./j (norme nationale = 0,6 à 0.7), El Jadida : 0,9 kg/hab./j.

II. Classification des déchets solides- complexe : recoupement entre catégories. une classification sur la responsabilité de l’élimination : 5 catégories.

Responsable de l’élimination Catégorie de déchets

1

Les déchets solides

Industries

Hôpitaux, …

D.T.Q.D.

agricoles

hospitalier

industriels

urbains

Exploitations agricoles

Collectivités

Les grandes catégories de déchets.(D.T.Q.D. : déchets toxiques en quantité dispersée)

II.1 Les déchets urbainsdéchets dont l’élimination est prise en charge par les communes :

II.1.1 Déchets des ménages- les ordures ménagères : déchets des ménages ramassés habituellement

(matières organiques=déchets ordinaires provenant de la préparation des aliments, papiers-carton, verres, plastiques, métaux, textiles, composites (bois, cuir, caoutchouc), cendres, déchets du nettoyage, des débris de vaisselle….

- les déchets encombrants : appareils ménagers (cuisinières, réfrigérateurs…), emballages de grande taille…

- les déchets de jardinage- les déchets spéciaux des ménages (danger environn.) : piles, restes des

produits chimiques ménagers, médicaments périmés, C.F.C. (bombes aérosols)….

II.1.2 Déchets provenant des activités économiquesAyant les mêmes circuits de collecte que les déchets des ménages :- les déchets assimilables aux ordures ménagères : emballages papiers-carton,

plastiques…- Les déchets de travaux et de bricolage : déblais et grava, bois traité, déchets

métalliques, plastiques…- Les déchets liés à l’automobile : pièces et produits usagés, véhicules hors

d’usage….- Les déchets toxiques en quantités dispersées (D.T.Q.D).

II.1.3 Déchets de nettoiementIssus de l’entretien du domaine public (parcs, espaces verts, voiries, foires… : déchets de consommation, élagages d’arbres, emballages divers…

II.1.4 Déchets de l’assainissementIssus du curage ou de traitement des eaux usées collectées : déchets d’entretien, déchets des stations d’épuration, résidus d’installations de pré-traitement…

II.2 Les déchets industrielsII.2.1 Déchets inertesDéblais, gravats et déchets minéraux provenant des activités d’extraction

II.2.2 Déchets banalsassimilables aux ordures ménagères : papiers, cartons, plastiques, bois, emballages, verres, matières organiques.

II.2.3 Déchets spéciauxnécessitent des précautions particulières lors de leur élimination à cause de certaines substances toxiques potentiellement plus dangereuses et ayant des risques pour le milieu naturel : déchets organiques solides ou liquides, déchets minéraux liquides ou semi-liquide, déchets minéraux solides. On a :

2

- les déchets dangereux ou toxiques : bains de traitement de surface, les sels de trempes arséniés…

- les déchets toxiques en quantité dispersée d’origine industrielle : laques de vernis, peintures, colorants, déchets de laboratoires…

II.3 Les déchets hospitaliersIssus des hôpitaux, cliniques, dispensaires, services vétérinaires, laboratoires biologiques….

II.3.1 Déchets domestiquesassimilables aux ordures ménagères tels que ceux de : lieux d’hébergement, restauration et cantines, administration, jardinage = déchets verts…

II.3.2 Déchets spécifiquesparticuliers à l’activité hospitalière et non contaminés : pansements non septiques, plâtres, couches, déchets des malades non contagieux, déchets autoclavés…

II.3.3 Déchets à risque ou contaminésinfectieux et issus des services de chirurgie, d’obstétrique, de gynécologie, de laboratoires, de maladies infectieuses…aussi : membres amputées, petits déchets anatomiques, placenta, déchets de dialyse…non infectueux…

II.3.4 Les déchets toxiques en quantités disperséesdéchets à mercure, laboratoires, anciens médicaments, radiologie….

II.4 Les déchets agricolesexploitations agricoles, élevages ou des industries agro-alimentaires artisanales.

II.4.1 Déchets liés à l’exploitation Déjections d’élevages (fumiers, lisiers..), déchets de cultures et d’exploitation des forêts, résidus de production (écarts de triage, …)…Aussi Matières plastiques (emballages), huiles usagées et pneus, pièces mécaniques…

II.4.2 Déchets des industries agro-alimentairesRejets et déchets de triage, carcasses et déchets des abattoirs, rebuts de

conserverie, refus des laiteries et fromageries, déchets forestiers et scieries, pulpes et mélasse des sucreries…

II.4.3 Déchets toxiques en quantités dispersées (D.T.Q.D)Résidus des produits phytosanitaires, certains métaux lourds,…

II.5 Déchets toxiques en quantités dispersées (D.T.Q.D)déchets toxiques produits en petites quantités par : particuliers, artisans, industries, laboratoires et agriculteurs.

II.5.1 Déchets de laboratoireDe : enseignement, industrie et monde médical. solvants, acides, bases…

II.5.2 Produits phytosanitairesemballages vides et produits non utilisés : herbicides, insecticides, fongicides…

3

II.5.3 Déchets des ateliersSolvants, acides, bases, peintures, bains photographiques…

II.5.4 Déchets domestiquesPesticides, solvants, huiles, acides, peintures, bains photographiques, bombes aérosols…

III. Autres définitions & LexiqueDIB Déchets des entreprises et des commerces dont le traitement peut être réalisé dans les mêmes installations que les ordures ménagères.

DIS Déchets non-assimilables aux ordures ménagères et qui, par leur caractère toxique ou dangereux, demandent une filière d'élimination spécifique.

Déchet ultime un déchet résultant ou non du traitement d'un déchet, qui n'est pas susceptible d'être traité dans les conditions techniques et économiques du moment notamment par extraction de la part valorisable ou par réduction de son caractère polluant ou dangereux".

Collecte Opération consistant en l'enlèvement des déchets chez le producteur ou aux points de regroupement.

Station de transit La plate-forme de regroupement a pour but de permettre, à partir de lots de déchets de petites tailles ou de faibles densités issus de la collecte, de constituer des lots plus importants pour, notamment, en optimiser le transport.

Déchetterie Espace aménagé, clos, gardienné, où les particuliers, artisans et commerçants déposent leurs déchets encombrants, mais aussi bouteilles en verre, papiers-cartons, huiles de vidange usagées, déchets verts (tailles de haie, tonte, etc.), gravats…

Décharge brute communale toute décharge de déchets municipaux non inertes, directement exploitée par elle.

Dépôt sauvage "Dépôt clandestin de déchets ".

Décharge contrôlée Cette dénomination est maintenant remplacée par "centre de stockage".

Elimination Ensemble des opérations de collecte, transport, traitement et stockage des déchets.

Traitement Ensemble d'opérations effectuées sur les déchets en vue de réduire leur nocivité éventuelle, de faciliter leur manipulation ou leur transport, de les valoriser.

4

Récupération Opération qui permet de sortir un déchet de sa filière traditionnelle d'élimination et de le préparer en vue d'une valorisation.

Valorisation Qualifie tout traitement des déchets qui permet de leur trouver une utilisation ayant une valeur économique positive. valorisation de matière : réemploi, réutilisation, recyclage, régénération. valorisation énergétique : incinération avec production d'électricité ou de vapeur.

Recyclage Réintroduction d'un matériau récupéré dans le cycle de production dont il est issu, en remplacement total ou partiel d'une matière première vierge.

Réutilisation Utilisation d'un matériau récupéré pour un usage différent de son premier emploi, ou introduction de ce matériau dans un autre cycle de production que celui dont il est issu.

Régénération Procédé physique ou chimique qui redonne à un déchet les caractéristiques permettant de l'utiliser en remplacement d'une matière première vierge.

Site pollué Appellation utilisée pour désigner un site (industriel ou non) qui, du fait de dépôts de matières polluantes ou de l'imprégnation du sol par des matières polluantes, a des conséquences sur l'environnement ou la santé des populations.

IV. Modes de gestion et de traitement des déchets solides- Production>>problèmes d’élimination : causes de quantité … et … de

toxicité>>risques environnementaux et sanitaires. - modes de gestion :

Mise en décharge : la plus adoptée et la plus utilisée (60% des déchets urbains), contrôlée ou non, sites géologiquement adaptés et aménagés obéissant à des règles d’implantation, d’aménagement et d’exploitation. possibilités de valoriser le site en fin d’exploitation : parcs, terrains de sport, espaces verts, remise en culture..

Compostage : dans les pays en développement, le plus adapté pour les déchets ménagers et assimilés (13% des déchets), en raison des matières fermentescibles (700 à 850 kg/t) et humidité , a pour but d’activer la fermentation biologique des ordures>>compost=amendement organique en agriculture à condition proche.

Incinération : brûler déchets, accompagnée d’épuration des fumées, évacuation du solide (machefer et cendres volantes), valorisée par récupération de la chaleur sous forme de vapeurs>>chauffage urbain, production électricité.

Recyclage et récupération : récupération soit de papiers et cartons, plastiques, verre (collecte sélective, tri automatique) , soit de gaz, résidus charbonneux…

IV.1 La mise en déchargeIntroduction

5

- mode le plus retenu pour la gestion des déchets ménagers et assimilés (DMA), organiques et inorganiques, en très importants tonnages. OMS (1988), plus de 90 % DMA dans le monde éliminés par cette technique, efficace et peu coûteuse.

- choix du site de décharge fonction contraintes géologiques, hydrogéologiques, écologiques, socio-économiques.

- Pays en développement : abondance décharges non contrôlées>>nuisances pour l’environnement (odeurs, objets volants, poussières, auto-incinération, fumées asphyxiantes, prolifération de rongeurs, mouches/insectes/vecteurs de maladies, dégradation de la qualité des eaux et des sols) et pour la santé des populations avoisinantes.

IV.1.1 Classification des déchargesFonction de perméabilité (Ks) du sol du site choisi pour accueillir une décharge>>vitesse de percolation. trois classes de sites :a- Classe I : sites étanches (ardoise, grès, schistes, …)>> déchets industriels spéciaux (DIS), déchets d’activité de soins à risque infectieux.

b- Classe II : sites semi-perméables (terrains sablo-argileux, gréseux,...)>> déchets ménagers, déchets industriels et hospitaliers assimilables aux ordures ménagères.

c- Classe III :sites perméables>>déchets ménagers et déchets inertes qui ne subissent aucune modification physique, chimique ou biologique.

Différents types de site de décharges

Catégorie du site

Ks(m.s-1)

Caractéristiques du site

Type de déchets

Classe I  K10-9

- Fond imperméable- Aptitude à un façonnage garantissant les écoulements vers un point bas- Aptitude à l’implantation d’un ouvrage de contournent évitant l’entrée des eaux superficielles- Aptitude à une couverture en pente favorisant le ruissellement.

Déchets hospitaliers+Déchets industriels spéciaux

Classe II  10-9

Ks 10-6

- Capacité du site à assurer une épuration des lixiviats.- Infiltration efficace modérée écoulement vers un point bas- Intérêt à préserver la qualité des eaux souterraines contre les risques de pollution.

Déchets industriels et hospitaliers assimila-bles aux déchets ménagers

Classe III  Ks 10-6Migration rapide des lixiviats constituant un risque élevé de pollution des nappes d’eau souterraine.

ménagers+industriels inertes

6

IV.1.2 Différents modes de mise en décharge

a- Décharges non contrôléespays en développement, rejets de déchets sans aucun traitement préalable, aucune étude appropriée du site, anciennes carrières.

b- Décharges contrôléescinq grandes familles de mise en décharge

Décharge contrôlée traditionnelledéchets en couches successives (0,5 à 2 m d’épaisseur) + couche de matériau inerte de 10 à 30 cm. aérobiose.

Décharge contrôlée compactéetechnique de prolongation de la vie d’une décharge. compactage des déchets>> augmentation de densité + « élimination » de l’air + diminution de la perméabilité + raréfaction des incendies et des fumées asphyxiantes. Anaérobiose >> biogazs et odeurs nauséabondes. lixiviats riches en matière polluante.

Décharge aérobielors de la collecte, triage des fermentescibles des matériaux inertes. Inconvénients : fermentation thermophile et formation des lixiviats Décharge d’ordure broyéebroyage (fragments à diamètre <10cm) avant mise en décharge>> homogénéisation + circulation libre de l’air >> accélération fermentation aérobie. Inconvénient : production de lixiviat (=lixiviats des décharges compactées ! !).

Décharge en ballescomprimer les déchets > densité 0.9 > mettre en balles ligaturées de 1 à 5 m3 > stockage en couches successives. lixiviats en grande quantité, à faible charge polluante.

IV.4.3- Evolution des déchets dans une déchargedeux phases simultanées d’évolution biologique spontanée : dégradation aérobie et dégradation anaérobie. Les 2 dépendent : composition des déchets, mode d’exploitation, humidité du milieu .

a- évolution aérobiedécomposition rapide qui utilise l’oxygène présent dans les déchets.

(C15 H21 O9 N)n + 15n O2 15nCO2 + nH3 + 9n H2 O

(matière organique) (microorganismes)

molécules complexes et insolubles >> molécules simples et solubles = substrat à d’autres micro-organismes. Résultat = métabolites finaux (CO3

2-, HCO3-, NO3

-, PO4

3-, et SO42-)+ CO2 + vapeur d’eau << respiration bactérienne + élévation

thermique jusqu'à 60°C. durée = 10 jours.

b- évolution anaérobie

7

Après l’aérobie, micro-organismes anaérobies vont prendre le relais >> formation de CO2 et de CH4 . facteurs : nature des déchets, humidité, température. 5 phases :

Phase de latenceaugmentation de l’humidité, remplissage vides, tassement alvéoles.

Phase de transitiondébut de production des lixiviats + acides gras volatils (AGV). La phase anaérobie commence à devenir de plus en plus dominante par rapport à la phase aérobie : les nitrates ou les sulfates deviennent accepteurs finaux d’électron au lieu de l’oxygène. Lors de cette étape les complexes organiques subissent une hydrolyse aérobie ou anaérobie donnant à la fin des sucres simples, des acides gras et des acides aminés.

Phase d’acidogénèseproduction des AGV pouvant constituer 95% du carbone organique total. Pendant cette phase d’autres bactéries prennent les produits d’hydrolyse et les transforment soit directement en acide acétique et acétate avec formation de gaz carbonique et d’hydrogène, soit en alcool et acides simples de la série grasse. Les lixiviats produits sont acides.

Phase d’acétogénèseC’est une phase très importante dans la dégradation de la matière

organique contenue dans les déchets car l’accumulation des acides gras volatils et des acides produits lors l’acidogènèse pourrait inhiber la phase suivante.

HYDROLYSE Bactéries Hydrolytiques

ACIDOGENESE Bactérie Acidogénes

ACETOGENESE Bactérie Acétogénes

METHANOGENESE Bactéries Bactéries Acétoclaste Hydrogénophiles

8

MATIERE ORGANIQUE COMPLEXE

COMPOSES SOLUBILISES

ACIDES GRAS VOLATILS SOLVANTS

CH3 COOH CO2, H2

CH4, CO2

Mécanisme de digestion anaérobie

Au cours de cette phase les bactéries strictement anaérobies vont transformer les acides gras et les alcools formés au stade précèdent en acétate, gaz carbonique et hydrogène. La quantité des acides gras va alors diminuer au cours de cette étape.

Phase de méthanogénèseElle est aussi assurée par des micro-organismes strictement anaérobies. Les

acides gras volatils, L’acide acétique et le méthanol sont transformés en gaz carbonique (35 à 50 %), méthane (45 à 60 %) et en grosses molécules stabilisées (acides humiques). Cette étape est caractérisée par l’élévation du pH qui tend vers la neutralité, la diminution de la charge organique des lixiviats, la complexation et la précipitation des métaux lourds.Les réactions chimiques qui se déroulent au cours de cette étape sont comme suit :  

CH3COONa + H2O NaHCO3 + 5 CH4 + CO2

4 CH3CH2COONa + 2 H2O 4 NaHCO3 + CH4 + CO2

4 HCOONa + H2O + CO2 4 NaHCO3 + CH4

Phase de maturation finalecaractérisée par la diminution des teneurs en nutriments et des biogaz.

IV.4.4 – Les lixiviats de décharge

a- Définition Il est communément admis que les eaux météoriques, en prercolant à travers une décharge, s’enrichissent en divers polluants avant de devenir des eaux usées appelées lixiviats ou encore «percolats », «lessivats »,ou «jus de décharge ». Cependant la lixiviation c’est la migration des substances solubles, quant au lessivage, il désigne la migration des particules en suspension.

b- GenèseFonction de la caractérisation des déchets enfouis et de l’étude des interactions entre l’eau et les déchets.La solubilisation et la transformation des constituants chimiques à partir des déchets sont les résultats de : Les modes de transport : écoulement, gravité ou diffusion (thermique ou chimique) ; Les mécanismes chimiques : solubilisation, compléxation, oxydo-reduction, adsorption, neutralisation et transfert de matière ; Les processus biologiques aérobies et anaérobies: grâce à l’action biochimique des enzymes extra-cellulaires sécrétées par les micro-organismes du milieu, la matière organique contenue dans les déchets (protéines, hydrates de carbone, graisses, hydrocarbures…) est dégradée en métabolites intermédiaires (polypeptides, acides aminés, amines, acides gras, aldéhydes, polysaccharides, diacides... . Ces métabolites seront en partie ou en totalité:

- minéralisées, par les micro-organismes aérobies, en métabolites finals : H2O, CO2 HCO3

-, CO32 -, NO3

-, PO43 -, SO4

2 -);

9

- dégradés, par les micro-organismes anaérobies, en d’autres métabolites intermédiaires constitués principalement par les acides gras volatils (A.G.V) monocarboxyliques à courtes chaîne linéaire saturée (acides acétique, propionique, butirique,…) et en métabolites finals gazeux (responsables de l’émanation du biogaz dans les décharges : CO2, CH4, H2S) ou en solution (CO2,

H2S, NH4+ ,  S2- et sulfures métalliques).

c- Mécanisme de production des lixiviatsQuatre sources d’eau contribuent à la production du lixiviat :

- l’eau initialement contenue dans les déchets ;- l’eau produite lors de la décomposition de la matière organique contenue

dans les déchets ; - l’eau provenant des précipitations météoriques ;- l’eau venant de la nappe phréatique.

La teneur initiale en eau des déchets exprimée en pourcentage d’humidité (base humide), varie autour de 25% avec un maximum à l’automne et un minimum à l’été.

10

Pourcentage d’humidité des déchets solides urbains selon divers auteurs

Auteurs %d’humiditéTchobanoglous et al, 1977Rovers et Farquhar, 1973Leckie et al, 1979

15 - 40

20 -30

25

Cette source d’eau contribue à la production du lixiviat uniquement

pendant la phase transitoire. La quantité d’eau produite lors de la décomposition de la matière organique dure plusieurs années elle n’est pas liée uniquement à la phase de transition et elle dépend de la composition, l’humidité et de la température des déchets. L’infiltration des eaux météoriques à travers les déchets reste la source principale de la genèse des lixiviats.

d- Les facteurs qui influencent la production des lixiviats.La quantité et la qualité des lixiviats produits par une décharge diffère

d’un site à un autre et dépend de plusieurs facteurs : - climat, - nature géologique et topographie du site, - mode et les techniques d’exploitations, - âge de la décharge, - couverture de la décharge, - déchets : nature, teneur en eau, température, et le taux de

compaction : (15 à 25 % des pluies forment du lixiviat pour les décharges compactées et 25 à 50% dans le cas d’une décharge non compactée).

e- Volume du lixiviatcalcul par de deux démarches :

* Simulation au laboratoire sur des casiers ou lysimètres : effets du mode d’exploitation (compactage, densité, …); * Détermination du bilan hydrique de la décharge.

évaluation plus réaliste des lixiviats et son établissement délicat ! 

EXEMPLE : pour une période donnée, un site reçoit : - la pluie : P ; - Des eaux de ruissellements : R1 (eau de surface provenant de l’extérieur du site vers l’intérieur ; - L’eau apportée par les déchets : ED.

Et il rejette : - Les eaux d’infiltration : I (dans le sous sol) ; - Les lixiviats produits : E ; - Les eaux de ruissellement : R2 (des eaux qui proviennent du site vers l’extérieur) ; - L’eau transpirée et évaporée : ETR (soit directement ou provenant de l’évolution biologique suite à une élévation de la température tel que celle du couvert végétal)Le bilan hydrique s’écrit comme suit :

11P + ED + R 1 = I + E + R 2 + ETR

Dans le cas où le cas décharge contrôlée, certains paramètres sont à négliger :- le ruissellement R1 est faible;- le ruissellement R2;- l’infiltration est supposée nulle L’équation s’écrira :

s : variation du stock d’eau accumulée dans les déchets f - Composition physico-chimique des lixiviats

très diverse et variable dans le temps (pour un même site) et dans l’espace : mode d’exploitation de la décharge, conditions climatiques, nature des déchets et âge de la décharge.

F1- Nature des déchets lixiviats des décharges recevant uniquement les déchets industriels, leur

composition est différente de celle des autres lixiviats issus des déchets ménagers seuls ou de ceux-ci+DI.

une fraction minérale et une fraction organique.

La fraction organique : * molécules de faible poids moléculaire ( 500) dont une partie est fortement biodégradable (AGV) et l’autre plus ou moins biodégradable (acides aminés volatiles, alcools, solvants, composés aliphatiques et aromatiques (phénol, toluène) … ; * molécules de poids moléculaire élevé (500 à 10.000) et qui sont très peu biodégradables (acides fulviques,…)

la fraction minérale: * sels minéraux : hydrogéno-carbonate, chlorures, sulfates, nitrates, azote ammoniacal, sodium et potassium, calcium et magnésium, sulfure… * métaux lourds dont certains sont complexés par des matières organiques de haut poids moléculaire.

De point de vue quantitative, la composition des lixiviats présentent des fourchettes de variations très larges.

Composition physico-chimique de divers lixiviatsParamètres

(mg/l ,sauf pH )Décharge de l’Illinois

(USA)Décharge en grande

BretagnepH 1.5 à 9.5 6.2 – 7.45MES 20 – 3670 - - -DBO5 80 – 6200 2 – 8000DCO 60 – 70750 66 – 11600COT --- 21 – 4400AGV totaux --- 0 – 3672Phénols 0.17 – 6.60 - - -N-NH4

+ 1.8 – 1250 5 – 730N-NO3- 0 – 1.8 0.5 – 4.9PO4

-- 0 – 52 - - -

12

E = P + ED – ETR S

SO4-- - - - 55 – 456

Cl- 30 – 4350 70 – 2777Ca++ - - - 165 – 1150Mg++ - - - 12 – 480K+ - - - 20 – 650Na+ - - - 43 - 2500Fe - - - 0.09 - 380Cu 0 -1100 0.01 – 0.15Cr 0 –22.5 0.05 – 0.14Zn 0 – 250 0.05 – 0.95Pb 0 – 6.6 0.05 –0.22Ni 0 – 1.7 0.05 – 0.16As 0 – 40 - - -Cd - - - 0.005 – 0.01

Fourchette de variation de la composition physico-chimique du lixiviat de décharge d’ordure ménagère (Christensen et al 2001).

Paramètres (mg/l sauf pH et CE) pH 4.5 - 9Conductivité électrique (µs. cm-1)2500 - 35000Matière organiqueCOT 30 - 29000DBO5 20 - 57000DCO 140 – 152 000DBO5/DCO 0.02 – 0.8Azote organique14 - 2500 Matière inorganiquePT 0.1 - 23CL- 150 - 4500SO4

- - 8 - 7750HCO3- 610 - 7320Na+ 70 - 7700K+ 50 - 3700NH4

+ 50 - 2200Ca++ 10 - 7200Mg++ 30 - 15000Fe++ 3 - 5500

13

Mn++ 0.03 - 1400Matière en traceArsenic 0.01 - 1Cadmium 0.0001 – 0.4Chrome 0.02 – 1.5Cobalt 0.005 – 1.5Cuivre 0.005 - 10Plomb 0.001 - 5Mercure 0.00005 – 0.16Nickel 0.015 - 13Zinc 0.03 – 1000 F2- Age de la décharge

une importante évolution au cours du temps. la charge organique des lixiviats diminue au cours de la vie d’une décharge : évolution de DBO5/ DCO = l’aspect organique d’une décharge de 0.3 à 0.5 pour les jeunes décharges et décroît considérablement jusqu'à la valeur 0 pour les anciens dépotoirs. DBO5

s’annule au cours du temps, DCO décroît au cours des années mais reste de quelque gramme par litre.

Charge des lixiviats de décharge pendant les phases acétogéne et métanogéneParamètres Phase acétogénèse Phase métanogénèse

pHDCODBO5COTNTKN- NH4+N- NO3-N- NO2-Cl-Na+K+Ca++Mg++FerZin

6.420800132007500232021300.30.045330960615208021615201.73

7.41160171290216020300.60.0552201140620731019090.27

classer les lixiviats en trois grandes familles :

les lixiviats jeunes :- charge organique élevée (DCO 20 g/l ) ;- biodégradabilité moyenne (DBO5/ DCO 0.3) ;- pH de l’ordre de 6.5 ;

14

- concentration importante en acide carboxylique (80% de la charge organique) ;- teneur élevée en métaux lourds (jusqu'à 2 g/l) ;- COT/ DCO est proche de 0.3 ;- Concentration importante en acide gras volatil (AGV), et faible teneur en composé de haut poids moléculaire.

les lixiviats intermédiaires :- charge organique moyenne (3g/l DCO 15 g/l) ;- biodégradabilité assez faible (DBO5/ DCO 0.2) ;- les acides carboxyliques représentent 20 à 30% ;- pH proche de la neutralité (pH7) ;- diminution de la teneur en métaux.

les lixiviats stabilisés :- charge organique assez faible (DCO 2 g/l) ;- biodégradabilité très faible (DBO5/ DCO 0.1) ;- pH largement supérieur à 7.5 ;- absence d’acide carboxylique ;- Concentration faible en métaux ( 50 mg/l) ;- Présence de composés difficilement oxydable (COT/DCO=0.4) ;- Concentration très importante en composés à haut poids moléculaire (PMA5000)

IV.1.5 Les problèmes environnementaux liés aux déchargesL’impact global des décharges évalué par : volume des déchets, le potentiel

écotoxique des effluents liquides (lixiviats) et des biogaz générés. trois phases : lixiviats engendrent les impacts les plus dangereux :

1- Sur les eaux souterrainesnon collectés et traités, les percolats peuvent s’écouler et s’infiltrer dans le

sol et de là contaminer la nappe sous-jacente : perméabilité ! !

a- Ecoulement des lixiviats dans la zone non saturée.différents processus d’épuration :- la filtration qui permet la rétention des matières en suspension (MES) et les bactéries ;- l’adsorption des ions ou des molécules à la surface des grains de la zone ;- les phénomènes d’échange d’ion et de compléxation ;- les phénomènes de précipitation.

L’importance de chacun de ces phénomènes, dépend de la nature du terrain du site (teneur en argile principalement), pH du lixiviat et la concentration totale de l’ion contaminant.

Mobilité des contaminants des lixiviats de décharge d’ordures ménagères   :

- Forte rétention : Plomb, Zinc, Cadmium, Mercure. - Rétention moyenne : Fer, Silicium, Potassium, Ammonium, Magnésium.- Faible rétention : Sodium, Chlorure, Matière organique soluble - Phénomène de relargage : Bore, Manganèse, Calcium.

b- Ecoulement dans la zone saturéesi les volumes du lixiviat supérieurs à la capacité de rétention de la zone

non saturée, ces percolats vont atteindre la nappe sous-jacente : dilution et de dispersion. formation d’un panache de pollution dont l’extension dépend : débit

15

de la nappe, des caractéristiques du terrain aquifère et nature des contaminants.

EXEMPLE : Etats Unis, un panache de pollution d’environ 200 m de largeur à une distance de 2 à 3 km d’une décharge et d’une vie 50 ans d’exploitation du site.

2- Sur les eaux superficielles effets toxiques sur la faune et la flore à cause de leur charge organique élevée et à la toxicité de certains de leurs polluants. problèmes de qualité de l’eau:l’eutrophisation (prolifération d’algues et de macrophytes, l’anoxie des eaux, le goût, l’odeur et la coloration indisérables… ) et diminution de la productivité biologique du milieu par asphyxie des poissons ;

Traitement des lixiviatsdifficile : une pollution à la fois organique et minérale, variabilité spatio-

temporelle des caractéristiques

1- Modes de traitementdeux catégories de traitement: les traitement biologiques aérobies ou

anaérobies et les traitements chimiques (oxydation, précipitation, adsorption sur charbon actifs, coagulation – floculation, procédé membranaire).

* les traitements biologiques.procédés les plus utilisés pour l’élimination de la pollution organique et la réduction des quantités d’ammoniac par oxydation et une partie des métaux lourds . deux types : traitement aérobie et traitement anaérobie. rendements épuratoires important sur les lixiviats jeunes (abattement de 90 % sur la DCO et la DBO5 ), moins important pour les percolats plus stabilisés (40 à 60 %) et faible pour les lixiviats vieux complètement stabilisés (10%).

Conditions d’application Pour meilleurs rendements épuratoires, les lixiviats à traiter doivent :- être en partie (au moins) biodégradable ;- contenir en concentration suffisante des oligo-éléments (Fer, Ni, Zn, Ca, Mg,…) ;- contenir en concentration suffisante des nutriments principalement l’azote et le phosphore (DCO / N /P180/5/1) en cas de carence, il est nécessaire d’ajouter de l’azote ou le phosphore ;- ne pas contenir des substances toxiques ou inhibitrices qui peuvent être des

facteurs limitants au fonctionnement des microorganismes.

les traitements aérobiesCe sont les procédés de traitement par voie biologiques les plus nombreux.

Ils nécessitent une aération continue permettant de fournir l’oxygène aux microorganismes et d’assurer un brassage correct du bassin permettant la mise en suspension des biomasses. On distingue : - le lagunage aéré (= aération prolongée) : C’est le procédé le plus utilisé à grande échelle. Le temps de séjour est élevé ( à 20 jours). Les concentrations en biomasse sont peu elevées ( 1g/l) - les boues activées : procédé qui utilise des ouvrages de séparation et de recyclage des boues. Le temps de séjour est assez court de 6 à15 h. les concentrations en boues sont de l’ordre de 3 à 4 g/l.

16

- les lits bactériens et filtres biologique : c’est une technique appliquée surtout en Grande Bretagne. Il présente des problèmes de colmatage suite à la précipitation des hydroxydes métalliques.

les traitements anaérobies - le lagunage anaérobie. le temps de séjour est très long ( 50 jours) - la digestion anaérobie. Elle se pratique généralement en présence de matériaux spécifique (digesteur chauffé à 350°C)

Généralement les traitements par voie biologique aérobie ou anaérobie, donnent presque les mêmes rendements quand à l’élimination de la charge organique carboné. Cependant, les traitements aérobies permettent une importante réduction de l’azote organique (plus de 95%) par comparaison aux traitements anaérobies (15 à 20 %). L’épuration anaérobie présente toutefois un double avantage: d’une part une faible production des boues en excès et d’autre part la production en quantité importante de gaz riche en méthane (65 à 70 % de CH4), qui peut être utilisé comme source d’énergie. Il faut aussi noter que le traitement anaérobie entraîne la production de gaz qui présente des nuisances olfactives (H2S) suite à la réduction du soufre.

* les traitements physico-chimiques L’oxydation chimique

les principaux oxydants sont l’ozone, le peroxyde d’hydrogène le chlore, l’hypochloride de calcium et le permanganate de potassium. Les principaux résultats de ce procédé sont la disparition des odeurs et des sulfures et la clarification de pércolat (élimination de la couleur et précipitation d’hydroxyde ferrique). Quant à l’élimination de la matire organique, le rendement est en général faible (abattement de 10 à 15 % du COT). Cependant, l’oxydation chimique permet le fractionnement des molécules complexes en produits plus simple biodégradable.

Performances de l’oxydation chimique dans l’élimination de la DCO (Amokrane, 1994).

Oxydant Dose DCO initial DCO éliminée

Chlore 1.2 g Cl 2/l 340 25 %

Permanganate de potassium

10 g/l 10900 18 %

Ozone 600 mg/l /h 1250 37 %

Hypochlorite 8 g Ca (O Cl )2 /l 1500 48 %

H2O2 9 mg/l 3200 34 %

Précipitation chimiqueLa chaux est le réactif le plus utilise . C’est une méthode qui nécessite

l’utilisation d’une grande quantité du réactif (1 à 6 g/l voire jusqu'à 14 g/l). les principaux résultats de ce traitement sont :

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- une très bonne élimination des métaux lourds (Fer, Zn ,Mn, Cu, Ni, Pb) sous forme d’hydroxyde métallique,surtout pour le fer( 90 à 99% d’abattement) ;- L’élimination convenable de la couleur, de la turbidité et de la matiére en suspension (70 à 90 %d’abattement) ;- une production importante de boues (jusqu'à 300 ml/l de lixiviat) ;- une faible réduction de la DCO ;- un dégagement de l’ammoniac.Parfois, la précipitation chimique est considérée comme un pré-traitement, pur éliminer les métaux lourds avant l’épuration biologique. Adsorption

Elle utilise généralement le charbon actif comme adsorbant. Cependant, vue son prix qui est relativement cher et la charge organique des lixiviats qui est très importante, le charbon actif est généralement réservé aux traitements de finition conjointement à d’autres procédés . Par exemple, il permet la déduction de 50 à 70 % de la DCO pour les lixiviats ayant subit un traitement biologique au préalable, contre 35 % pour les lixiviats bruts .

D’autres matériaux adsorbants ont donnée encourageants tel que les cendres, les zéolithes, la vermiculite, l’illite, la kaoolinite et l’alumine activée ainsi que les mâchefers d’incinération d’ordures ménagères .

Coagulation – floculation Les réactifs les plus utilisés sont soit minéraux (sulfates d’alumines ou alun,

les sulfates ferreux, le chlorure ferrique et le chlorosulfate ferrique), soit organiques (polyméres organiques) . Cette technique permet l’élimination des matières en suspension colloïdales, décoloration du lixiviat et la production des boues.

Le traitement par coagulation floculation donne de bon rendement quand le DBO5/DCO est faible, c’est à dire pour les lixiviats stabilisés ou déjà traité par voie biologique. Pour les lixiviats jeunes, les résultats sont assez faibles .

L’osmose inverseC’est un procédé de traitement membranaire. Le recourt à l’osmose inverse

est probablement lié d’une part à ses excellentes performances dans le dessalement et surtout de l’épuration des eaux usées industrielles, et d’autres part au fait que les traitements biologiques ou physico-chimiques ne permettent qu’une élimination partielle de la pollution carbonée (20 à 50% maximum) pour les lixiviats intermédiaires ou stabilisés . L’osmose est considérée comme un traitement de finition . Les principaux résultats de l’osmose inverse sont la réduction de la matière organique, des total des sels dissous et des métaux lourds.

2- choix d’une chaîne de traitementfonction de : coût, efficacité, faisabilité et exigences des normes de qualité

du rejet. Relation entre efficacité & composition des lixiviats voire âge de la décharge.

Types de lixiviat & Efficacité du traitement

Type de lixiviat Jeune intermédiaire StabiliséAge de la décharge 5 ans 5 à 10 ans 10 ans

Traitements biologiques

Bonne(B)

Assez Bien (AB) Mauvaise(M)

Oxydation chimique

M à A- B A-B A-B

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Précipitation chimique

M à A- B A-B M

Adsorption sur charbon actif

M à A- B A-B à B B

Coagulation- floculation

M à A- B A-B à B B

Osmose inverse A-B B B

Complémentarité des traitements biologiques et physico-chimiques : les techniques physico-chimiques complètent les traitements biologiques.

IV.1.6 Emissions gazeuses

3 origines et 3 nuisances provoquées par :- fermentation des déchets, - odeurs en climat chaud, - pollutions par incendies.

a- Fermentation incontrôlée des déchets

biogaz (essentiellement méthane). 2 phases de biodégradation de la matière organique.- La fermentation aérobie : formation d'un mélange d'ammoniac, de gaz carbonique et de la vapeur d'eau résultante de l'élévation de température (60°C).

Réaction globale :

(C15H21O9N)n+15nO215nCO2+nNH3+9nH2O+∆H

L’aérobiose permet de : limiter la pollution par évaporation de l'eau produite, dissoudre l'ammoniac dans l'humidité résiduelle de la décharge, avec

transformation de N organique en nitrates, reste des gaz : vapeur d’eau + CO2>solubilisation des métaux lourds. - Fermentation anaérobie : fonction du tassement et compactage des

déchets. Agents = bactéries hydrolysantes, acidogènes, momoacétogènes et méthanogènes. Nourriture = protides, lipides et glucides de la mt org. Résultat = CO2 (30%) et CH4 (70%).

Quelques caractéristiques du biogaz : combustible (CH4), pouvoir calorifique (CH4), malodorant (mercaptans et H2S), explosif (CH4), corrosif (CO2, SO4, H2S,), effet de serre (CH4)…

Principaux composés du biogaz et leurs caractéristiques

Composé Concentration CaractéristiquesCH4 30-65 % en volume Combustible, effet de

serreCO2 34-46 % en volume CorrosifH2S 0-40 ppm malodorant, corrosifComposés soufrés totaux < 100 ppm malodorant, effet de

serre

19

Composés halogénés totaux

< 300 ppm

Hydrocarbures < 0,2 % OdorantAzote ammoniacal < 20 ppm OdorantEau Saturation :

4 % volume à 30°C1,3 % volume à 15°C

Corrosif

b- Nuisances dues aux dégagements gazeux

asphyxie par CO2. masques à filtre. malaises respiratoires par décomposition éléments organiques volatiles en présence d'air (O3). Odeurs nauséabondes par mercaptans (dérivés d'alcool sulfuré) et H2S ; bactéries sulfato-réductrices. Cancers par organo-volatiles (C.O.V = 7 % = benzène, chlorure de vinyle) . Risques d'explosions et dégâts humains et matériels par méthane (si 5 à 15 % et lieu fermé).

d- Gestion & Valorisation des biogaz

Objectifs de gestion :- réduction des nuisances olfactives,- limitation de l'effet de serre,- risques d'incendies et d'explosions,- réduction des coûts d'exploitation.

Mesures de gestion :- barrières de gaz,- systèmes de récupération et d'abstraction des gaz.

Valorisation : sources énergétiques ! - production d'électricité,- carburant,- production de chaleur (chauffage ou lixiviats),- co-génération (production d'électricité et de chaleur)…

20

IV.2 Le compostage

IV.2.1 Introduction- compostage = processus de dégradation aérobie thermophile de déchets

organiques divers, par de nombreuses populations de micro-organismes, aboutissant à un produit stabilisé, pasteurisé et riche en substances humiques : le compost fabriqué sous l’effet d’un échauffement naturel (60°C et plus), pendant une durée d’au moins 5 jours…

- réduction de 50%, stabilisation et humification de matière org. (fraîches en humus), oxydation intensifiante (soufre en sulfates, ammoniac en nitrate,….),

- paramètres du compostage>>paramètres physico-chimiques et biologiques dont dépend l’activité des microorganismes.

- Produits du compostage : compost, CO2, vapeur d’eau, sulfates, nitrates,…

- Effets bénéfiques du compost : perméabilité, structure, capacité d’échanges cationiques, croissance végétale, rendement agricole,…

IV.2.2 Différents systèmes de compostage

Deux principaux systèmes : ouverts et fermés.Systèmes de compostage européens.

Systèmes ouverts

Tas avec tournements Tas statiques

Systèmes fermés Réacteurs verticaux Réacteurs horizontaux

- Air aspiré- Air insufflé- Ventilation alternative (aspiration et insufflation)- Ventilation avec contrôle de

température et oxygène- Ventilation + contrôle +

retournement périodique- Continu- Discontinu- Statique avec ventilation (avec ou

sans contrôle)- Avec mouvement des matériaux

(avec ou sans contrôle)

IV.2.2.1 Systèmes ouverts

- Compostage en tas : tourner tous les 3 à 4 jours les 3 premières semaines, et toutes les semaines par la suite. But : éviter odeurs, produit final acceptable.- Réacteurs : aération forcée par systèmes de pression d’air. Pression positive : insufflation dans la masse ; Pression négative : aspiration à travers la masse ; ou les 2- ces 2 systèmes fonction des phases d’échauffement et de refroidissement du processus >> oxygène adéquat reste dans la masse.

IV.2.2.2 Systèmes fermés

21

Réacteurs de ventilation verticaux et d’autres horizontaux. L’objectif de tous ces systèmes est de créer des conditions favorables pour le processus et pour le métabolisme microbien. Les systèmes fermés mieux que systèmes ouverts >> amélioration du processus et du produit final. Les réacteurs horizontaux les meilleurs pour le contrôle du compostage, un bon contrôle du processus des odeurs et la pollution environnementale.

IV.2.3 Conditions du compostage = Facteurs influençant les conditions de vie des micro-organismes. On

distingue :- facteurs de démarrage du compostage  : C/N, humidité, taille des particules,

fermentiscibilité,…- facteurs de suivi  : humidité, température, aération…- facteurs de qualité du compost produit

IV.2.3.1 Tri & Taille des particules- Tri à la source ou après collecte : déchet composite = effet sur compost. - Avantages du tri à la source : coût, réduction contamination métallique

(origines : peintures, piles/circuits, batteries, vernis, produits de nettoyage et de lessive,…), éducation des ménages…

- Tri après collecte s’impose >> séparation le compostable du reste. Le reste = matières recyclables (mise en balle cartons, nettoyage plastiques et métaux, lavage verre,…) + matières non recyclables (décharge contrôlée !)…

- Tris : manuel, criblage, pneumatique, ferromagnétique, éloctrostatique, …- Taille & Vitesse de biodégradation : plus taille petite, plus surface d’attaque

par les micro-organismes importante. Si taille trop petite >> mauvaise circulation de l’air >> effet négatif sur l’aérobiose, aggravé si humidité élevée ! !

IV.2.3.2 Apport en nutriments

- Eléments nutritifs sont, comme végétaux, essentiels pour le métabolisme microbien : phosphore, potassium, calcium, fer, bore, le cuivre. Différence : C énergie bactérienne, CO2 et lumière pour végétaux.

- Exemples : C : croissance et activité des bactéries (énergie et construction des

molécules organiques. Origine : papier, sciure de bois, paille et toute matière cellulosique ou ligneuse…. Matières brunes et sèches ;

N : synthèse des protéines bactériennes (acides aminés, acides nucléiques, enzymes et co-enzymes pour croissance et métabolisme cellulaire). Origine : déjections animales, épluchures, restes de nourriture, tontes de gazon, algues marines, poudre de sang, déchets d’abattoir, détritus de poissons, boues résiduaires,… Matières vertes et humides. C/N rapport critique d'ordre écologique et nutritif de la décomposition aérobie des déchets solides : guide majeur du processus de compostage.

22

Evolution temporelle du rapport C/N

durant le compostage du fumier de bétail.

- Rapport optimum pour le compostage : 20 à 30 , plus favorable de 30 à 35. Un C/N faible >> gaz ammoniacal malodorant (volatilisation) : correction par addition de matières brunes et sèches. Un C/N élevé >> malcroissance bactérienne, maldégradation organique, baisse de température (plus de temps compostage)…

- Le C/N décroît avec compostage : stabilisation pour un compost fini à 10 (8 à 15). Biodégradation organique >> 2/3 du C = CO2, 1/3 = incorporation avec N dans cellules microbiennes (libération après mort ! !).

Variation du rapport C/N en fonction du substrat à composter.Matériaux riches en carbone C/N

Feuilles d’automne Paille de céréalesPapiers et carton Fragments de bois ou sciureEcorcePapier mélangéEcorces de boisPapier journal ou carton plissé

30-8090-120

120-170100-500100-130150-200220-490

560Matériaux riches en azote C / N

Résidus d’abattoir mélangésBoues activéesDéchets de légumesGazon coupéFumiers ovins et bovinsDéchets végétaux Algues marinesPoudre de café Herbe coupéeOrdures ménagères brutes

36

11-1212

12-1415-20

1720

15-2515-25

IV.2.3.3 Humidité- Fonction part organique du substrat, ses caractéristiques physiques

(structure, rétention d’eau,…)… Augmentation : réactions biochimiques

23

Ra

pp

ort

C/N

d’oxydation (1glucose>>6 H2O). Diminution : action conjuguée de montée de T°C + aération forcée (évaporation). Optimum de 50 à 60%, anaérobiose à partir de 65 à 70%. Fonction du type de déchet, sa richesse organique, la taille de ses particules, ….

- Sous climat chaud, il faut : arrosages du compost, ombrage, brise vent…- Ses effets portent sur structure des matériaux, leur température et

biodégradation.

IV.2.3.4 Température

- Les effets thermiques sur le compostage : hygiénisation, stabilisation, destruction des pathogènes, évaporation de l’eau, …

Temps de destruction des pathogènes à T = 60°C.

Micro-organismes T en mn à 60°C AdénovirusŒufs d’AscarisPoliovirusStaphylocoquessalmonelles

0.151.301.503.307.50

- Idéal : 55°C pendant 5 jours. NB : surélévation thermique >> inhibition de l’activité de micro-organismes décomposeurs.- Par exemple  :

pour un maximum d’hygiénisation : 55°C voire > à 55 °C ; pour une meilleure biodégradation : 45 à 55°C ; pour une bonne diversité microbienne : 35 - 40°C.

- L’évolution de la température du compost dépend : fermentiscibilité et pouvoir calorifique des déchets, aération, masse mise en compostage, humidité, vent,…

IV.2.3.5 Apport en oxygène- disproportionnalité aération et humidité. 10 à 15 % d’oxygène : adéquate. Surélévation d’oxygénation >> perte chaleur, diminution de T, refroidissement des déchets. Aussi >> évaporation et chute de la teneur d’eau…- Besoins des micro-organismes en oxygène (métabolisme et oxydation) dépend : type déchet, température, âge du compost, conditions du milieu. Aération fonction du système compostage : passif ou actif ?Compostage passif : oxygène fourni naturellementCompostage actif : oxygène fourni par agitation, par aération forcée…

Evolution temporelle de la teneur en oxygène pour un gramme de déchets

Matières premières Age du compost (Jours)

Teneurs en oxygène (mg O2/heure )

Déchets municipaux0

101420

240300

1,330,791,060,670,130,05

24

IV.2.3.6 pH- pH varie au cours du compostage : acide, neutre, alcalin,

- facteur important : biodisponibilité des éléments nutritifs, solubilité des métaux lourds, réactions biochimiques,…

IV.2.3.7 Trilogie Humidité-Température-Aéation

- si humidité 60 à 70%, aération 4 à 5 fois tous les 2 jours ; - si humidité 40 à 60%, aération 3 à 4 fois tous les 3 jours ; - si humidité > 70%, aération tous les jours ; - si humidité < 30%, arrosage ;- si T°C baisse, aération pour activer la biodégradation.

IV.2.3.8 Exemple : Bilan de masse1 tonne de déchets ménagers, 800 kg compostables, 60% humidité.Perte de volume par phase active = 45% ; reste = 440 kg à 30% humidité.Perte par maturation = 5% >> poids final du compost = 400 kg soit 50% à 25% d’humidité.Une population de 17 000 hab. produit 10 tonnes/jour : combien de tonnes de compost par jour et par an ? ? ?

IV.2.4 Paramètres de qualité du compost

Résultat de l’aérobiose (phase active, thermophile), décomposition significative de MO, perte de volume de 50% >> pré-compost phytotoxique (brûle les cultures, par libération de l’ammoniac et de composés organiques toxiques). Ce pré-compost entre dans la phase de maturation : durée qq semaines à 6 mois, décomposition lente des MO restantes par une activité microbienne lente, T < 45°C min de 30°C, oxygène inadéquat, humidité faible, nutrition déséquilibrée,…. Après maturation, on a criblage et broyage >> augmentation valeur du compost et amélioration sa biodégradabilité dans le sol…

Les paramètres d’évaluation de la maturité d’un compost sont nombreux, leur objectif : Produire un compost qu’on peut valoriser sans générer des impacts négatifs sur la qualité de l’environnement et la santé humaine et animale.

Normes de qualité du compost finiParamètre VariationpHHumiditéMatière organiqueC/NTaille CouleurOdeurCENO3/NH4Consommation d’O2CadmiumPlombMercureFer

5 à 7.6< 40 %30 à 50%12 à 157 à 13 mmBrun foncé à noirDe terre humidifiée2 à 5 mS/cm>2150 à 200 mgO2/kg.heure15 à 40 mg/kg200 à 400 mg/kg1 à 5 mg/kg8000 à 15000 mg/kg

25

CuivreZinc

90 à 260 mg/kg800 à 1200 mg/kg

IV.2.4.1 Paramètres empiriques

Evaluation visuelle et impressions tactiles : matières premières non identifiables, pas d’odeurs d’ammoniac >odeur de terre humidifiée, doux au toucher, …

IV.2.4.2 Paramètres physiques

- Test de réhumidification : humidification à 50%, si T du compost reste stable (20 à 30 °C)>>compost mûr.

- Test de tamisage : après tamisage (maille de 25mm) de 5 kg de compost, partie tamisée = 4 à 5 kg >> compost mûr.

IV.2.4.3 Paramètres chimiques - Test pH : neutre à légèrement basique ;- Rapport acide humique/acide fulvique : > 1.- Test DCO : > 350 mg/g de compost ;- Rapport nitrate/ammonium = 2/1 ou plus ;- Rapport C/N < 19 (12 à 15 : compost de déchets ménagers) ;- Test du chrome : compost séché et broyé à 0.1 mm avec 10 ml de bichromate

de potassium et 20 ml d’acide sulfurique >> si couleur verdâtre : compost immature ; si couleur brune : compost mûr ;

IV.2.4.4 Paramètres biologiques - Tests de phytotoxicité : effets sur le taux de germination des graines.

Compost immature >> inhibition de germination et croissance végétale par ammoniac et acides organiques (acétique, propionique, butyrique, …). Méthode : pots non compostés et pots amendés par compost.

- Compost non phytotoxique si Indice de germination > 40 %.

IV.2.5 Valorisation agricole du compost- compost mûr : dépourvu de nématodes, métaux lourds et germes

pathogènes ; une alternative au coût élevé des engrais azotés ; utilisation pour tous les sols et les plantes ; qualité variable et fonction du type de déchet, procédé de fabrication et degré de maturation…

- Inconvénients d’utilisation : immaturité des compost, forte salinité, abondance des métaux lourds…

- Compost urbain et des boues d’épuration : +- riche en métaux >> risques végétaux, animaux et homme. Absorption et accumulation des métaux fonction acidité du sol, espèce (Betteraves-Navet-Epinard>Céréales>Fourrages et prairies :-sensibles), organe de la plante,…

26

IV.2.6 Effets du compost sur le sol- Effets physiques   :

humus du compost >> absorption de l’énergie incidente et réchauffement rapide du sol >>bonne croissance végétale.

Organique >> amélioration de stabilité, porosité et perméabilité du sol >> bonne aération >> vie et croissance meilleures.

Compost >> augmentation du pouvoir de rétention en eau du sol >> atout important du sol pendant les sécheresses.

- Effets chimiques   : Compost riche en MO : plus le sol riche en MO stable, plus son pouvoir tampon fort (résistance importante aux variations du pH), plus sa capacité d’échanges cationiques élevée…. - Effets biologiques  : Effets bénéfiques par diminution du parasitisme et de maladies des cultures….

IV.2.7 Effets du compost sur la plante- Sur la nutrition  : source importante d’éléments nutritifs majeurs (N, P, K),

secondaires (S, Ca, Mg), oligoéléments (Fe, Mn, Zn, Bore,…). Effet de seuil plus tardif >> rendement maximal et Effet tampon >> palier de rendement élevé.

-- Sur la physiologie   : réduction de la consommation d’eau (important en zone

aride), bonne sélectivité de la nutrition et bonne absorption, accélération de la respiration et photosynthèse, stimulation de la formation et croissance de racine et tige, bonne résistance aux agressions…

IV.3 L’Incinération

Traitement thermique des déchets dans un incinérateur à températures de 500 à 1000 °C, pour éviter le dégagement des gaz nauséabonds. Cette technique permet de réduire 80 à 90% du volume initial des déchets et par conséquent prolonger la vie de la décharge contrôlée. Elle consiste aussi, à transformer par oxydation les constituants organiques en composés stables tels que : CO2, H2, NO2, SO2, et évaporer l'eau contenue dans les déchets solides. Il ne reste après passage au four, que les cendres inertes ne contenant que les matières minérales présentes dans la matière de départ. C’est une valorisation des déchets par l'installation d'unités de récupération de chaleur dégagée sous forme de vapeur d'eau utilisée par certaines industries pour produire de l'électricité grâce à des turbo-générateurs.

27

Récupération d’énergie

Déchets solides

Pesée, StockageReprise

Incinérateur500 – 1000°C

Résidus

solides

Effluent gazeux Traité par filtre

Décharge

Schéma des étapes de traitement des déchets solides avec récupération d’énergie .

IV.3.1 facteurs influençant l'incinération

hétérogénéité, humidité, matières combustibles, inertes…

* L'hétérogénéité :

L'hétérogénéité dans la composition des déchets plus ou moins riches en calories, fait varier la quantité d'air nécessaire qui doit s'adapter à leur composition. En plus la variation dans la compacité des matériaux entraîne des temps de combustion inégaux et de grandes difficultés pour obtenir un mélange intime "air - combustible" nécessaire pour une bonne incinération. Le broyage peut être un moyen d’apporter une homogénéité, et par la suite faciliter la combustion, mais reste une solution non appropriée, car elle a un effet direct sur le prix de revient du traitement.

b- L'humidité

Généralement, les déchets ont une teneur élevée en eau, l'humidité est un paramètre très limitant de l'incinération, puisque l'eau n'apporte pas la chaleur mais absorbe aussi pour se vaporiser. Il est donc nécessaire de sécher les déchets avant de les incinérer, ce qui constitue un coût de plus cher pour ce processus. L'incinération des déchets solides exige des pourcentages en humidité, en cendres et matières inertes, respectivement inférieurs à 50 et 60%. La matière volatile totale doit être supérieure à 25%. Wendy, 1992 a montré que l'incinération des déchets n'est possible que pour une humidité inférieure à 50%. De plus, un supplément énergétique doit être ajouté pour promouvoir la combustion.

c- Matières combustibles :

Ces matières sont constituées essentiellement de deux éléments : le carbone et l'hydrogène. Les réactions de combustion de ces deux éléments chimiques sont :

Carbone : C + O2 CO2réaction complète: C + 1/2 O2 CO réaction incomplète

Hydrogène : H2 + 1/2 O2 H2O

Afin de s'assurer que la réaction du carbone soit totale, il faut un excès d'air afin d'éviter le dégagement du monoxyde de carbone (CO). Les déchets surtout ménagers peuvent contenir une partie de matières combustibles, telles que : papiers, bois, végétaux et plastiques à haut pouvoir calorifique (6000 à 9000 kcal/kg). Ces matières jouent un rôle très important dans l’état d’avancement du processus de l’incinération, car le pouvoir calorifique des déchets ménagers minimum et nécessaire pour assurer une auto-combustion dans un four classique, est d'environ 1200 kcal/kg.

28

Atmosphèrecontrôlée

d- Inertes : 

constitués de matières minérales et des métaux contenus dans les déchets municipaux, ils nécessitent un temps assez long pour être incinérés. Ces matériaux doivent être en quantités faibles pour permettre une incinération rapide des déchets.

IV.3.2 Problèmes associés à l’incinération

a- Contraintes liées à l’environnement :

Un regard étroit au processus de l'incinération, montre que ce dernier présente des contraintes fortes vis-à-vis de l'environnement. Outre son coût élevé de maintenance dû à la consommation d'une grande quantité d'eau pour le refroidissement des fumées et l'éteinte des cendres, elle génère des cendres d'environ 25 à 40% de la masse totale des déchets entrés (10 à 15% du volume). Ces cendres sont concentrées en métaux lourds susceptibles d'être dissous et provoquer une pollution des eaux lors de leur mise en décharge.

En plus, l'incinération ne détruit pas le déchet, mais le transforme seulement en fractions polluantes (gazeuses, liquides et solides), qui par la suite doivent être déchargées convenablement ou dispersées, avec aussi une augmentation des coûts de traitements et/ou les dangers environnementaux. Le risque de la synthèse des molécules organiques durant la combustion (dioxines, benzopyrène, hydrocarbures chlorés polycycliques, etc.) est plus probable, et leur destruction est très coûteuse pour être admise.

b- Emissions polluantes :

L'incinération des déchets a pour conséquence néfaste, la pollution de l'atmosphère, par la génération des poussières entraînées par les fumées. Ces éléments polluants peuvent être soit des matières organiques telles que les dioxines, soit des matières inorganiques comme les métaux lourds tels que : le cadmium (Cd) et le mercure (Hg). L'incinération génère aussi une pollution atmosphérique excessive des gaz tels que NOx, CO, SOx et HF. Les plastiques de type PVC incinérés restent une source majeure de pollution atmosphérique due aux composés chlorés, comme le chlore et l’acide chlorhydrique, et autres polluants gazeux tels que As, Pb, C, Cr, Ni, Hg, dioxines et furanes.

IV.3.3. Gestion des émissions polluantes de l’incinération

Les émissions résultantes de l’incinération du déchet, ont reçu une attention particulière des environnementalistes et législateurs. L’ensemble des normes des directives européennes sur le contrôle des émissions des incinérateurs des déchets municipaux est donnée dans le tableau suivant.

Emissions générées par les installations des nouveaux déchets municipaux (mg/cm3, 9% CO2)

(Directives Européennes, 1989).

Polluants

Capacité nominale< 1tonnepar heure

1-3 tonnespar heure

> 3 tonnespar heure

29

Poussières totales

200 100 30

Métaux lourdsPb+Cr+Cu+MnNi + AsCd + Hg

---

510,2

510,2

Gaz acidesHClHFSO2

250--

1004300

502300

Produits de combustion COCarbonne total 100

2010020

10020

Il est possible d’abattre la teneur des dioxines dans les émissions par l’augmentation de la température à 1200-1300°C, mais ce processus devient de plus en plus cher. Il est possible de diminuer la teneur en métaux lourds par lavage des fumées émises par les cheminées. Ces eaux utilisées pour le lavage de ces vapeurs demandent un traitement supplémentaire, utilisées pour l’irrigation des champs de culture, ces eaux constitueront une contamination pour les plantes.

En conclusion, l'incinération apparaît comme une solution partielle. Elle détruit la fraction organique la plus polluante et dangereuse, réduit la masse du déchet et produit de la chaleur.

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