GESTION INTÉGRÉE DE DÉCHETS SOLIDES … · Déchets: Résidus solides, liquides ou gazeux provenant d'activités industrielles, commerciaux ou agricoles, détritus, ordures ménagères,

FACULTÉ DE SCIENCES ET GÉNIE Département de génie civil et génie des eaux

GESTION INTÉGRÉE DE DÉCHETS SOLIDES MUNICIPAUX

Par

Prof. Rosa Galvez-Cloutier, Ph.D. Ing.

© Rosa Galvez-Cloutier, 2012

Département génie civil - Université Laval 2

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CHAPITRE 1

INTRODUCTION

La problématique environnementale reliée aux déchets municipaux commence par

l’ubiquité de sa production et leur élimination insouciante dans l'environnement. Tout au long des

étapes de la production industrielle ou commerciale la production des déchets est présente selon

le schéma montré à la figure 1.1. L'industrie met sur le marché approximativement 2000

nouveaux produits chaque année et éventuellement ses déchets (emballage, résidus, articles

usagés) se retrouvent dans nos poubelles. L'histoire nous démontre que notre société, étant une

société de consommation, ne peut pas arrêter la production des déchets, or tout le monde

reconnaît les malaises causés par les déchets, quand ils sont mal éliminés ou simplement quand

ils sont non éliminés. Par ailleurs, on reconnaît que les coûts pour éliminer ces déchets de façon

sécuritaire sont toujours grandissants. Les nouvelles politiques gouvernementales font la

promotion d'une meilleure gestion des déchets produits dans les villes. L’ingénieur est souvent le

professionnel appelé à faire la conception, le design ou l’exécution d’un plan, unité ou

programme de gestion pour la minimisation ou élimination des déchets.

Tout professionnel qui travaille à la conception d'un plan de gestion de déchets pour une

ville (dans 90% de cas il s'agit d'un ingénieur civil), doit connaître les réponses à trois questions:

1) Quelle est la sécurité que notre plan peut offrir aux citoyens, en termes de conservation de leur

qualité de vie et en termes de protection de leur santé et de leur environnement?

2) Quels sont les règlements, les lois et les politiques à respecter dans la conception de ce plan?

3) Quelles sont les solutions techniques disponibles et comment les intégrer pour arriver à un plan

ayant un coût optimal?

Ces questions nécessitent une réponse à chaque phase de la gestion des déchets, soit

pendant l'inventaire sur la production, le stockage, la collecte et le transport, le processus de

traitement ou d'élimination finale des déchets. L’intégration de ces étapes dans un seul système

est présenté dans le schéma de la figure 1.2.

Autres problèmes qui s'ajoutent et justifient le besoin de développement et de mise en

place d’un plan de gestion de déchets sont:

- Les multiples "accidents écologiques".

- L'insuffisance de terrains disponibles pour l'enfouissement des déchets.

- Le danger pour la santé humaine posé par les contaminants trouvés dans les déchets.

- Le danger pour l'écosystème et l'appauvrissement de nos ressources naturelles.

Figure 1.1 Le Flux de matériels – Cycle de vie des produits

Figure 1.2 La structure d’un système de gestion intégrée des déchets


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Terminologie et définitions

Contaminant: Une matière solide, liquide ou gazeuse, un micro-organisme, un son, une

vibration, un rayonnement, une chaleur, une odeur, une radiation, ou toute combinaison de l'un ou

de l'autre de ces éléments, susceptible d'altérer de quelque manière la qualité de l'environnement.

Déchets: Résidus solides, liquides ou gazeux provenant d'activités industrielles, commerciaux ou

agricoles, détritus, ordures ménagères, débris de démolition, rebuts pathologiques, cadavres

d'animaux, carcasses de véhicules automobiles, pneus hors d'usage, contenants vides et rebuts de

toute nature, à l'exclusion des résidus miniers et des matières dangereuses.

Déchets solides: Produits résiduaires solides à 20°C provenant d'activités industrielles,

commerciales ou agricoles, détritus, déchets biomédicaux, ordures ménagères, gravats, plâtras et

autres rebuts solides à 2O°C à l'exception:

1. des carcasses de véhicules automobiles, des terres et sables imbibés d'hydrocarbures, des

pesticides, des rebuts pathologiques, des fumiers, des résidus miniers, des déchets radioactifs, des

boues, des résidus solides provenant de fabrique de pâtes et papier ou des scieries, de même que

les déchets dangereux au sens du règlement sur les déchets dangereux (décret 1000-85 du 29 mai

1985).

2. des déchets qui ne sont pas des déchets dangereux au sens du règlement, mais qui résultent de

procédés industriels des secteurs d'activités de la tannerie, du raffinage du pétrole, de la

métallurgie, de la chimie minérale ou organique, du traitement ou revêtement de surface, et dont

la concentration de contaminants en composés phénoliques, en cadmium, en chrome, en cuivre,

en nickel, en zinc, en plomb, en mercure, en huile ou en graisse dans le lixiviat est obtenue selon

la méthode décrite dans la Procédure d'évaluation des caractéristiques des déchets solides et de

boues pompables, publiée par le Ministère de l'environnement du Québec 1985.

1.2 Classification des déchets

Selon le secteur de production: les déchets se classifient en déchet agricole, minier, commercial,

industriel ou municipal.

Selon le risque pour la santé: les déchets se classifient en déchets dangereux ou non dangereux

(cette méthode convient aux législateurs et elle facilite la réglementation et l'implantation des

programmes gouvernementaux). Seuls les déchets dangereux sont suivis de façon très étroite et

contrôlée.

Selon l'environnement ou le milieu où ils sont éliminés: les déchets proviennent de sources

ponctuelles ou sources diffuses. Cette méthode convient aux gestionnaires de la protection et la

restauration de l'environnement et aux législateurs, elle facilite l'estimation des volumes de

déchets à gérer, elle ne tient pas compte des raisons ou types de contamination; important pour les

programmes de réduction à la source.

Selon leurs caractéristiques physiques: les déchets se classifient en rejets gazeux, liquides,

solides ou semi-solides.

Selon leurs caractéristiques chimiques et biologiques: les déchets se classifient en acides, bases,

solvants, huiles et graisses, ou déchets biologiques (i.e. biomédicaux). Cette méthode de

classification convient aux ingénieurs responsables du traitement et de l'élimination des déchets.


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CHAPITRE 2

LA POLITIQUE ET LA RÉGLEMENTATION SUR LES DÉCHETS

2.1 La Protection de l’environnement

Les politiques, lois et règlements deviennent plus exigeants avec le temps à cause de la pression

de citoyens, de la volonté des gouvernements de restauration de l'environnement, de la pression de pays

étrangers ou à cause de la mondialisation du commerce dus à l’ouverture de frontières ou des marchés.

Politiques

- Politique québécoise de gestion de matières résiduelles - Gouvernement du Québec, Ministère

de l'environnement, 1998-2008; Plan d’action 2011-2015.

- Politique de gestion des déchets biomédicaux infectieux - Gouvernement du Québec, Ministère

de l'environnement, 2e trimestre 1989.

Plan d’action québécois sur les matières résiduelles (1998-2008 et 2011 -2015)

Objectifs à l’an 2008 :

Municipalités : 65% de récupération de recyclables

Industries : 95% des métaux, 95% de verre, 70% des plastiques

Construction : 60% de tout

Objectifs d’ici la fin de 2015 :

• Ramener à 700 kg par habitant la quantité de matières résiduelles éliminées, soit une réduction de 110

kg par habitant par rapport à 2008.

• Recycler 70 % du papier, du carton, du plastique, du verre et du métal résiduels.

• Recycler 60 % de la matière organique putrescible résiduelle.

• Recycler ou valoriser 80 % des résidus de béton, de brique et d’asphalte.

• Trier à la source ou acheminer vers un centre de tri 70 % des résidus de construction, de rénovation et

de démolition du segment du bâtiment.

Principes d’action :

3RV : réduction à la source, reemploi, recyclage, valorisation, élimination

-Élaboration obligatoire des plans de gestion municipale, MRC vie utile: 20 ans et de mise à jours à

ch. 5 ans.

-Gestion des déchets sur le territoire

-Consultation publique

-Vigilance des infrastructures et exploitations


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Législations

Au Canada : Loi canadienne sur la protection de l’environnement : vise à prévenir les multiples formes

de pollution, réglementent le cycle complet des produits (importation, fabrication, élimination

définitive). Chaque année des centaines de poursuites sont intentées au Canada pour faire

appliquer la loi.

Au niveau provincial: les provinces exercent des compétences au plan local dans la plupart des

questions environnementales. Toutes les provinces ont promulgué au moins une loi relative à

l’environnement. L’Ontario a été la première province à mettre sur pied en 1985 un programme

dynamique d’application de la législation sur l’environnement.

Au Québec

- La Loi sur la qualité de l'environnement, L.R.Q. 1972, cQ-2 décrit les fonctions et pouvoirs du

Ministre, le BAPE, le droit à la qualité de l'environnement, la protection de l'environnement,

l’attestation d'assainissement et restauration (Section VII - Gestion de résidus).

- La Loi sur la Société québécoise de récupération et de recyclage; L.Q. 1990, c.23.

- La Loi sur les cités et villes et la Loi sur l'aménagement et l'urbanisme confient aux

municipalités des pouvoirs pour gérer les résidus sur leurs territoires.

2.2 La Réglementation au Québec

- Règlements sur les déchets solides, R.R.Q. 1978, Q-2, r-14. Certificat et permis d'exploitation

d'un lieu d'entreposage ou d'élimination des déchets solides, Opération d'un enfouissement sanitaire,

Incinération, Récupération, Compostage, Pyrolyse, Dépôt de matériel sec, Dépôt en milieu nordique,

Postes de transbordement, etc.

- Règlement sur les déchets dangereux, D.1000-85, (1985). Nouveau projet de règlement sur les

matières dangereuses (1995 - Gazette officielle du Québec): définition, registre et bilan annuel de

gestion, entreposage, lieu de dépôt définitif.

- Règlement sur l'évaluation et l'examen des impacts sur l'environnement, R.R.Q. Q-2, r.9.

Préparation d'une étude d'impact sur l'environnement: description du projet, inventaire qualitatif et

quantitatif des composantes environnementales telle la flore, la faune, les communautés humaines, le

patrimoine historique et archéologique, etc. Énumération des répercussions positives, négatives et

résiduelles, effets indirects, cumulatifs, réversibles, exposé des différentes options du projet,

énumération des mesures à prendre pour prévenir, réduire ou atténuer la détérioration de

l'environnement. Informations et consultations publiques.

Par ailleurs, il existe certains résidus solides (non domestiques) qui relèvent des autres règlements

en vigueur. En résumé, les règlements correspondants à chaque catégorie de résidus sont

présentés au tableau 2.1.

Tableau 2.1 Classification des catégories de résidus en fonction des règlements en vigueur

STATUT RÉGLEMENTAIRE TYPE DE RÉSIDUS RÉGLEMENTS QUÉBEÇOIS

Matières dangereuses Règlement sur la gestion de matières dangereuses

Rejets gazeux Règlement sur la qualité de l’atmosphère

CFC et halons Règlement sur les substances appauvrissant la

couche d’Ozone

Résidus exclus du Règlement sur la

gestion des résidus solides

Rejets liquides Règlement sur les rejets liquides

Règlement sur les effluents liquides des raffineries

de pétrole

Résidus miniers Directive sur les industries minières

Déchets radioactifs Juridiction Fédérale

Boues non-municipales

Cadavres d’animaux Règlement sur les aliments

Débris de construction et de

démolition

Résidus contenant de l’amiante

Résidus solides régis par le

Règlement sur

Contenants de boisson Entente avec les distributeurs

Embouteilleurs et brasseurs

la gestion des déchets solides Résidus domestiques

Pneus hors usage Règlement sur l’entreposage des pneus hors usage

Résidus putrescibles Papier, carton, résidus verts, boues municipales

avec siccité supérieure à 20%, résidus alimentaires

Autres résidus solides à 20oC

Déchets biomédicaux traités par

désinfection

Règlement sur les déchets biomédicaux

Fumiers putrescibles Règlement sur la prévention de la pollution des

eaux par les établissements de production animale

Autres résidus agricoles

putrescibles

Directive sur l’entreposage du lisier et du purin

Déchets de fabrique Règlement sur les fabriques de pâtes et papiers

Résidus acceptables à certaines

conditions

Résidus ligneux putrescibles d’une

industrie du bois

Directive d’approbation des usines de sciage de

bois


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dans des lieux autorisés en vertu du

Règlement sur la gestion de résidus

solides

Sols contaminés Directive sur la gestion de sols contaminés

Boues non municipales

Boues municipales avec siccité

inférieure à 20%

Code de bonnes pratiques pour l’élimination des

boues des stations d’épuration des eaux

municipales

Pesticides Directive sur la cueillette et l’élimination des

déchets de pesticides

Eaux de lixiviation des lieux

d’élimination

Règlement sur la gestion de résidus solides

Eaux usées des autres lieux Règlement sur les rejets liquides

Résidus issus du traitement de

résidus

Cendres de grille et cendres

volantes

Règlement sur la gestion de résidus solides

Solides Gaz et fumé d’incinération Règlement sur la qualité de l’atmosphère

Biogaz Règlement sur la gestion de résidus solides

Condesat Règlement sur la gestion de résidus solides

2.3 La réglementation aux États-Unis

Réglementation

- US Resource Recovery Act, 1970: Système National de gestion des déchets: changer les

objectifs d'élimination dans le sens de recycler, réutiliser et récupérer les matériaux des déchets

ou de convertir les déchets en énergie.

- US Resource Conservation and Recovery Act, (RCRA) 1976: donne la base légal pour

l'implantation de guides et de standards pour la gestion des déchets. On sépare les déchets solides

des déchets dangereux.

- US Comprehensive Environmental Response, Clean-up and Liability Act (CERCLA),

1980: Loi d’ensemble sur l’intervention, l’assainissement et la responsabilité en matière

d’environnement, qui concerne la remise en état des lieux contaminés.

Points de discussion

- Malgré les définitions standardisées dans une province, le terme déchet diffère pour

différentes provinces et différents pays.

- La perception d'un déchet varie aussi selon les individus et les citoyens d'un même pays.

- L'évolution des lois et des règlements dans le temps.

- Les politiques environnementales, les principes, les lignes de conduite, les moyens

d'action, la législation.

Références:

CEC (1998) Les mesures volontaires visant l’observation de la législation sur l’environnement :

Une analyse des initiatives nord-américaines. MTL, Québec.

Recycle-Québec (2000) Bilan 2000 de la gestion de matières résiduelles au Québec: vers une ville

organisée, outillé et informée. http://www.recyc-quebec.gouv.qc.ca

Les lois et règlements mentionnés.


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CHAPITRE 3

PRODUCCTION, SOURCES, COMPOSITION ET CARACTÉRISTIQUES DE

DÉCHETS

3.1 État de la situation au Québec

La population du Québec génère annuellement plus de 10 millions de tonnes de résidus

solides selon les données de 2000, montrés au tableau 3.1. Ce qui constitue une augmentation de

20% par rapport au bilan de 1998 qui était de 7 Millions de tonnes. Environ, un tiers de ces

résidus est d'origine domestique, alors que les deux autres tiers proviennent des secteurs

industriel, commercial et institutionnel. Selon les données recueillies en 1992, la répartition

serait telle que présentée au tableau 3.2. Les fractions domestique et commerciale montrent une

tendance à croître depuis quelques années. Depuis une dizaine d’années, plusieurs villes au

Québec recyclent. Cette fraction récupérée est traitée et conditionnée dans les lieux de

récupération ou de compostage, tandis que la plus grande fraction est éliminée dans l’un des 550

lieux d'élimination en opération au Québec.

Tableau 3.1 Bilan de la situation au Québec.

Tableau 3.2 Composition et origine des résidus solides au Québec (%) en 1992

Matières

Tonnage total

Domestique

2 452 600

I.C.I.1

2 864 000

Matériaux secs

1 691 000

ORGANIQUES

Restes de nourriture 30.6 6.5 SO

Papier/carton (24.7 %) 33.1 30.5 2.8

Plastiques (4.7%) 6.9 5.6 SO

Bois (7.1%) 2.1 7.0 14.6

INORGANIQUES


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Vitre (3.4%) 8.1 1.3 SO

Déchets métalliques (18.5%) 5.9 37.4 3.0

AUTRES

Asphalte et béton (17.1%) NM NM 70.8

Gypse (0.8%) NM NM 3.2

Pneus (1.1%) NM 2.8 SO

Électroménagers (9.3%) 12.2 8.9 5.6

DDD2 1.1 NM SO

1 Industriel, commercial et institutionnel, 2 Déchets Domestiques Dangereux, NM = Non mesurés, SO=Sans Objet

3.2 Évaluation de la production des déchets

3.2.1 Taux de production

Selon le Bilan sur les matières résiduelles au Québec (Recyc-Québec, 2000), au Québec

chaque personne produit en moyenne quelques 400 kg de résidus solides municipaux par année,

ce qui nous place parmi les plus grands producteurs des déchets au monde.

Production moyenne :

Dans des zones urbaines:

Production de déchets = 1.41 kg/hab.jour

Dans des zones rurales:

Production de déchets = 0.75 kg/hab.jour

Tel que présenté dans le tableau 3.2 et 3.3, les déchets domestiques sont composés surtout

de résidus organiques, plastiques, emballages en papier, canettes d'aluminium et autres métaux

ferreux et non ferreux.

La distribution des déchets domestiques n'est pas constante, elle varie avec les saisons, les

régions, les pays et la strate économique du citoyen, bref elle est caractéristique à chaque

municipalité. Malgré cela, selon le type des activités prédominantes et des habitudes, il peut

avoir des points de ressemblance entre les différentes villes.

À titre d’illustration, le tableau 3.2 montre la distribution moyenne des villes nord-américaines,

la figure 3.1 montre les distributions des déchets selon la classification de la ville de Montréal et

la figure 3.2 montre celle de la Régie Intermunicipale de Montréal. La Figure 3.3 Montre des

caractéristiques de récupération actuelles.


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Tableau 3.3 Caractéristiques typiques de déchets domestiques solides

Type de déchets Masse volumique

(lb/yd3)

Humidité

(%)

Distribution

(% poids)

ORGANIQUES

Restes de nourriture 490 70 9

Papier 150 6 34

Carton 85 5 6

Plastiques 110 2 7

Textiles 110 10 2

Caoutchouc 220 2 0.5

Cuir 270 10 0.5

Résidus de jardin 170 60 18.5

Bois 400 20 2

INORGANIQUES

Vitre 330 2 8

Canettes en fer 150 3 6

Canettes en aluminium 270 2 0.5

Autres déchets métalliques 540 3 3.0

Terre, poussières 810 8 3.0

TOTAL 100

Autres données

Cendres 1255 6

Feuilles 100 30

Gazon 400 60

Déchets compactés en

camion

500 20

Déchets compactés au LES 760 25

Lb/yd3 x 0.5933 = kg/m3

LES = Lieu d’enfouissement sanitaire


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Figure 3.1: Distribution de déchets à la CUM


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Figure 3.2: Distribution de déchets à la Régie Intermunicipale


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3.2.2 Caractéristique et propriétés des déchets solides

Caractéristiques physico-chimiques des déchets

Poids spécifique et teneur en eau


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Caractéristiques physico-chimiques des déchets


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Composition des déchets: analyse approximatif – valeur énergétique


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3.2.2 Éléments démographiques

De la section antérieure on déduit que la masse totale de déchets produits est directement

proportionnelle au nombre d’habitants de la population de la ville à l’étude. Donc, les

caractéristiques démographiques doivent être toujours prises en compte. En particulier, les

éléments démographiques à considérer lors de l’évaluation de la production des déchets sont:

a) le taux de natalité

b) le taux de mortalité

c) le taux de migration (entrée ou sortie)

Afin de prédire la population à court (3 - 10 ans) ou long (10 -30 ans) terme, l’on peut utiliser

l’un des 4 modèles de prédiction montrés à la figure 3.4.

Lorsque les données démographiques sont disponibles :

a) par progression arithmétique

b) par progression géométrique

c) par progression à taux décroissant

Si des données démographiques ne sont pas disponibles:

a) par comparaison avec les données de prédiction pour une ville semblable

Modèles démographiques La démographie apporte aux sciences sociales le soutien de la rigueur d’un raisonnement

quantifié.

Il ne s’agit pas seulement de connaître les facteurs qui influent sur la structure des populations,

leur renouvellement, leur migration. Il ne suffit pas de combiner l’évolution de ces facteurs. Il

faut aussi lier ces éléments quantifiables aux variables humaines, culturelles et

environnementales.

Les projections et les modèles démographiques permettent d’estimer la composition et la taille

future d’une population à différentes échelles de temps et d’espace. Ces projections permettent de

baser la planification sur des données vraisemblables. On peut grâce à elles, évaluer sainement

l’évolution des diverses variables impliquées.

On peut sur la base de résultats de modèles examiner de manière systématique et exhaustive (au

moyen de matrices de corrélation), les rapports de l’évolution des populations avec le contexte

économique, social et culturel. On peut ainsi:

- Analyser les interrelations de la population et du développement;

- Dégager les grandes tendances du changement démo – socio – économique et environnemental

à diverses échelles de temps;

- Fixer les objectifs de développement et déterminer les alternatives de gestion;

- Évaluer les conséquences des diverses politiques;

- Choisir les indicateurs de suivis adaptés.

Les outils de projection démographique sont donc indispensables pour mener avec les

populations une démarche de recherche participative.


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En prise d’exemple, on peut mentionner le travail du CERPOD/INSAH qui a développé les

modèles suivants:

- INTEGRA: pour la planification des ressources humaines (familles, santé, éducation et emploi);

- PAGE: pour la population, l’agriculture et l’environnement.

Ces deux systèmes utilisent les modèles NPROJ et DEMPROJ, qui permettent de comparer des

scénarios tendanciels et volontaristes. INTEGRA a été utilisé au Burkina Faso, au Mali et au

Niger pour planifier les investissements en matière de santé, d’éducation et d’emploi en tenant

compte de la démographie. PAGE a permis d’examiner l’impact de diverses politiques agricoles

et démographiques sur la production alimentaire, la production de bois de feu, les besoins en

terres, en capitaux et en main d’oeuvre.

Limites des modèles

Les projections démographiques étaient traditionnellement présentées selon trois variantes haute,

moyenne et basse. Ces trois variantes traduisaient l’incidence d’une variable prise en compte dont

l’évolution était méconnue (Taux de fécondité par exemple). On procède maintenant plus

volontiers par Scénario. C’est dire qu’il s’agit beaucoup plus d’une simulation, qui permet de

peser les conséquences diversifiées d’un faisceau d’hypothèses et de comparer des scénarios

concurrents. Des analyses de sensibilité peuvent être menées, pour peser l’influence des facteurs

pris en compte et ainsi être à même de simplifier ou de complexifier les modèles, aux fins de les

rendre plus fiables.

L’emploi simultané de modèles démographiques et de systèmes d’information géographique,

augmente l’intérêt de ces outils, mais en alourdit l’usage. Il est pourtant très utile de distribuer

géographiquement les résultats des simulations. On peut ainsi faire ressortir des détails de la

projection globale, qui ont cependant une importance déterminante au niveau local.


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Figure 3.4 Modèles de Croissance Démographique

3.3 Production, sources et caractéristiques de déchets dangereux

Chaque année, d’importantes quantités de déchets dangereux sont générées. Dans

l’ensemble du Canada, la production annuelle s’estime à 6.5 millions de tonnes (Meakin, 1992).

Au Québec, on l’évalue à 1.4 millions de tonnes annuellement (MEQ, 1990). Selon les donnés de

1988 présentées à la figure 3.5, les industries sont le plus gros générateurs de ce type de déchets.

Les déchets domestiques dangereux (DDD) :

Les consommateurs participent également à la production de déchets dangereux

communément dénommés déchets domestiques dangereux (DDD), ils constituent environ 1% de

l’ensemble de déchets municipaux. La distribution des DDD à la CUM est présentée à la figure

3.6.

Un déchet domestique dangereux est toute matière solide, liquide ou gazeuse utilisée à la

maison ou chez un petit producteur (cordonnier, artisan, etc.) et qui est corrosive, comburante,

inflammable, toxique, explosive, radioactive ou assimilable à une matière telle que définie dans le

règlement des matières dangereuses. Selon le MEF, les DDD sont des "produits d'usage


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domestique inutilisés ou inutilisables qui, en raison de leur nature chimique, représentent une

menace pour la santé humaine et l'environnement, lorsqu'ils sont manipulés, entreposés ou

éliminés sans précaution dans les ordures ménagères, dans le sol ou dans l'eau.

Situation au Canada

Le total des importations de déchets dangereux représente moins de 10 % de ce qui est produit au

Canada. Les importations pour fin d'élimination avaient augmenté en 1998 et 1999 surtout parce

que les normes américaines relatives à l'enfouissement des déchets dangereux étaient plus sévères

que les normes canadiennes, notamment en ce qui concerne les exigences propres au traitement

primaire.

Situation au Québec:

Bien que spécifiquement exclus de la réglementation sur les déchets dangereux, les DDD

représentent des quantités non négligeables, soit approximativement 0.5 à 1% des déchets

domestiques totaux. En prenant de façon conservatrice une production quotidienne de déchets

domestiques à 1 kg/pers./jour, la population du Québec (6 millions d'habitants) produirait

quotidiennement 40 tonnes métriques de DDD, soit 14,600 tonnes/année.

Les pneus usagés: Bien que non classés comme déchets dangereux, les pneus usagés présentent

un niveau de danger qui inquiète les citoyens. Le MEF relève l'existence de cinq grands dépotoirs

comptant chacun plus de 500,000 pneus usagés, situés dans les régions de Montréal et Québec.

Caractéristiques des déchets dangereux

Selon le règlement sur les déchets dangereux, une matière est dangereuse lorsqu'elle présente une

ou plusieurs des caractéristiques suivantes:

a) montre des caractéristiques de danger

b) a été inscrite sur la liste des déchets dangereux

c) est un mélange de substances dangereuses et non dangereuses

d) est un déchet non explicitement exempté


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e) présente une ou plusieurs des propriétés suivantes:

Carburante

Toute matière qui, combustible ou non, provoque ou favorise la combustion en libérant de

l'oxygène.

Ex. - liquide non aqueux avec une concentration < 24% alcool par volume.

- capacité carburante selon la méthode ASTM D93-79.

Corrosive

Toute matière qui possède un pH inférieur à 2 ou supérieur à 12.5

Ex. - liquide qui cause une perte de matériel à 6.35 mm/année à T 25°C.

Explosive

Toute substance qui, par réaction chimique auto-entretenue, émet des gaz à une

température, à une pression ou à une vitesse telles qu'il en résulte des dommages.

Inflammable:

- Toute matière liquide ou solide, autre que les boissons alcoolisées, dont le point d'éclair est

égal ou inférieur à 60°C.

- Toute matière solide qui est susceptible de s'enflammer et de brûler violemment ou

longtemps, de causer ou de favoriser un incendie sous l'effet du frottement, ou de subir une

décomposition fortement exothermique à la température ambiante.

- Toute matière qui, au contact de l'eau, dégage une quantité dangereuse de gaz

inflammables.

Réactivité

- normalement non stable, produit des changements violents.

- réagit violemment au contact de l'eau.

- forme des produits explosifs au contact de l'eau.

- génère des gaz toxiques.

- génère des sous-produits contenant des cyanures ou sulfures à 2 < pH< 12.5.

- peut produire des détonations sous l'effet de la chaleur.

Toxicité

Humaine: Toute matière non gazeuse qui contient au moins un contaminant ayant des effets

toxiques décrits au tableau 3.3.

Tableau 3.3 Les effets des substances toxiques contenues dans les déchets dangereux

Les effets somatiques affectent

les fonctions de la vie végétative

Les effets germinaux perturbent

les fonctions reproductrices

des individus et/ou de leur descendance

- neurotoxicité

- perte de l'équilibre endocrinien

- lésions des organes détoxifiants

- effets mutagènes

- effets allergènes

- effets tératogènes

- effets cancérigènes


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Ecosystème: Toute matière qui dépasse les critères de persistance et bioaccumulation

environnementaux présentés au tableau 3.4.

Persistance : temps exprimé en heures, jours ou années que l’une substance nécessite avant de

disparaître jusqu’à la moitié de sa concentration initiale par l’action des mécanismes tels

que l’hydrolyse (t0.5).

Facteur de Bioaccumulation : C’est le ratio entre la concentration d’un contaminant dans le tissu

biologique et à celle dans l’eau. (FBA)


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Figure 3.5 La situation des déchets dangereux au Québec (1988)

Figure 3.6 La distribution des DDD à la CUM (données 1993)

Huiles

13%

Batteries d'auto

13%

Divers

4%

Autres déchets

organiques

27%

Peintures

36%

Solvants

7%

Medicaments

3%

Piles

22%

Oxydants

3%

Pesticides

30%

Réactifs

0%

Bases

23%

Cyanures

0%

acides

19%

Divers (4%)


_____________________________________________________________________________

Tableau 3.4 Comparaison des critères de persistance et bioaccumulation de 3 institutions

IJC MOEE/ARET PSL

Persistance

Demi-vie

(jours)

56 jours en eau Liste de rangs (en jours)

<10 = 0

>10 à 50 = 4

>50 à 100 = 7

>100 = 10

Voie Demi-vie (jours)

-Eau > 50

superficielle

-Eau >100

souterraine

-Sédiments >180

Bioaccumulation

-Facteur de Bio-

accumulation (FBA)/

Facteur de bio

concentration (FBC)

-Coefficient de

partition Octanol - eau

Critère non

numérique

Liste de rangs

FBC:

< 20 = 0

>20 à 500 = 4

>500 à 1500 = 7

>1500 = 10

Log Kow:

<2.0 = 0

>2.0 à 4.0 = 4

>4.0 à 6.0 = 7

>6.0 = 10

FBA ou FBC > 500

(dans des poissons d’eau

douce)

3 < log Kow < 7

IJC = International Joint Commission, MOEE= Ontario Ministry of Environment and Energy, ARET = Accelerated Reduction and Elimination of Toxins, EC/PSL = Environment Canada Priority Substances list.

Toxicologie humaine:

Le niveau de toxicité d'un contaminant est déterminé pour chaque composante à partir des doses

létales (DL50) ou des concentrations létales (CL50), répertoriées dans le ‘Registry of Toxic Effects

of chemical substances’ (RTECS- NIOSH) pour les voies d’administration orale, cutanée ou par

inhalation.

DL50 = la dose unique d’une substance qui, lorsqu’elle est administrée par une voie précise au

cours d’une expérimentions animale cause la morte de 50% de la population de l’espèce animale

à l’étude. Les voies d’administration à considérer sont les voies orale et cutanée en tenant compte

de l’espèce la plus sensible.

CL50 = la concentration d’une substance dans l’air qui, lorsqu’elle est administrée par voie

d’inhalation pendant un période déterminé (4hrs) au cours d’une expérimentation animal cause la

mort de 50% de la population des espèces plus sensibles.

Relations dose-réponse

Des relations % de mortalité cumulative vs log du dosage ou % des individus montrant une

réponse biologique adverse (exemple: présence de tumeurs) vs log du dosage. Généralement la

courbe présente une allure S ou le point d’inflexion appartient à la DL50, et où la pente au point

d’inflexion est connue comme l’angle = Slope Factor (Facteur de pente SF, ou facteur de


_____________________________________________________________________________

risque cancérigène) utilisée dans l’évaluation du risque toxicologique pour les substances

cancérigènes.

Donc, la toxicité peut être évaluée en termes de probabilité ou en termes de DL ou CL, toujours

elle doit indiquer:

1. l’espèce animale

2. la voie d’administration

3. le niveau de dosage par unité de poids

4. la pureté de la substance

5. et le niveau de confiance statistique de la mesure

La pente de la courbe de dosage-réponse est un indicateur de l’intervalle de valeurs dans laquelle

une substance devient toxique (point où elle cause 50% de décès) pour une espèce déterminée.

Donc, plus la pente est fine plus l’intervalle de bi-valence est court, mieux l’ont peut identifier la

limite de toxicité. Plus elle est souple, plus la toxicité limite n’est pas apparente.


_____________________________________________________________________________

Caractéristiques, propriétés et transformations de substances dangereuses contenues dans les

déchets domestiques

Persistance – demi vie / Dégradation par biodégradation et/ou hydrolyse

Cf/Co

CdtdC

k t

En intégrant de Co à C et

de t = 0 à t = t

On obtient : kt

oeCC

Le t à lequel la concentration

initiale est reduite de moitie

est le temsp de demie-vie :

kt

t

69.05.0

Partition du contaminant parmi les phases sol, eau, air, fractions de sol ou dans le tissus

biologique

Une fois le contaminant relâché dans l’écosystème il se fractionnera selon ses affinités pour l’une

ou plusieurs des phases et/ou attendra un récepteur biologique. Ainsi un même contaminant peut

être présent dans l’eau (Ce), dans l’air (Ca), dans le sol (Cs), accumulé dans une fraction

particulière du sol comme par exemple la matière organique (CMO) ou dans le tissus biologique

(Corg). Dans certains cas, des modèles ou des relations théoriques peuvent relier une ou plusieurs

des fractions.

Coefficient de partition gas/liquide – Loi d’Henry – applicable aux contaminants volatiles

Cw

CgKCKP HwHg ''

RTK

KH

H'

Pg = pression partielle du gas

K’H= coefficient de partition (constante d’Henry sans unités)

Cg = Concentration dans l’air

Cw= Concentration dans l’eau

KH= Coefficient de partition (constante d’Henry en m3.atm/mol.

oK) (littérature)

R = 0.082 x10-3

m3.atm/mol.

oK

0.5

t0.5 temps


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ToK =

oC + 273

Le KH se trouve dans le ‘Handbook of Characteristics of Chemical Products’ CRC

Constante d’Henry (KH)

(m3.atm/mol)

Volatilité

< 10-7

Pas ou peu volatile

10-7

< KH<10-5

Semi-volatile

10-5< KH<10-3

Volatile

>10-3

Très volatile

Si les valeurs de constante d’Henry ne sont pas disponibles, KH peut être estimé par:

SPv

K H

PV = Pression de vapeur

S = solubilité du gas

Coefficient de partition carbon organique/eau

De façon similaire on peut définir Koc:

W

OCOC

C

CK

Coc étant la concentration du contaminant dans le carbone organique.

Le facteur de Bioconcentration (bioconcentration factor BCF)

Indique la quantité d’un produit chimique que peut s’accumuler dans les tissus des organismes

aquatiques. Il s’agit ainsi d’un autre coefficient de partition:

CC

w

orgBCF

Le facteur de bioconcentration est un component esssentiel dans l’analyse de risque

environnementale. La teneure en lipides du tissu animal est un facteur determinant dans la

capacité de l’animal à ammagasiner un contaminant.

Log BCF = C1 + C2 log Koc

Log BCF = C1- C2log S

Log BCF = C1 + C2 log Kow (coefficient de partition octanol/eau)


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Substances toxiques typiquement

trouvées dans les LES

Demie-vie

(années)

Koc KH

(m3.atm/mol.

oK)

Gaz

Méthanes

Bromométhanes

Trichloromethane

Tetrachlorométhane

0.10

1.3

7000

2.86 x102

Ethanes

Chloroéthane

Trichloroéthane (TCA)

Tetrachloroéthane

0.12

170

384

178

79

1.07- 6.4 x102

2.85 x 102

Pesticides (trouvés dans les lixiviats)

DDT

Atrazine

2-5

1-2

240000

216


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CHAPITRE 4

COLLECTE ET TRANSPORT DES DÉCHETS

4.1 Collecte et transport déchets domestiques

Le transport des déchets se déroule à deux niveaux: soit un transport aux près de sources

(résidences et commerces) et une autre entre les centres de transbordement (voir les détails plus

loin dans ce même chapitre) et les lieux d’élimination finale (LES ou incinérateur).

Au Québec comme presque partout dans le monde, les déchets sont cueillis en camion,

très souvent par des camions compacteurs. En moyenne, 80% du coût total d'un système de

gestion de déchets est dépensé pour la collecte et le transport. Dans le passé, un opérateur et deux

assistants étaient requis pour collecte et transport, aujourd'hui, on retrouve soit la même situation

soit un seul conducteur, responsable de la collecte et du transport pour les véhicules de collecte

sélective ou intégrée automatisés.

Au Québec pendant les années 70 des broyeurs domestiques ont été installés dans les

résidences uni-familiales et appartements afin de réduire la quantité de déchets dirigés aux sites

d'élimination finale. Par contre, certains opinent que cela a surchargé les usines de traitement

d’eaux usées et que cela a permis l’acheminement d’autres déchets non-désirables tels plastique,

papier dans les égouts municipaux. Selon d’autres experts, les municipalités avec broyeurs

peuvent réduire la collecte des déchets de moitié.

Compacteurs domestiques: Plusieurs édifices à logements et condominiums sont

aujourd'hui munis de compacteurs domestiques (entre 20 et 60% de compaction à partir du

volume initial).

4.1.1 Véhicules et routes de collecte

Le véhicule usuel pour les zones résidentielles est le camion à compaction (« packer

truck »), à chargement manuel arrière ou latérale de 15 à 40 m3 de capacité pouvant transporter 4

à 5 tonnes de déchets vers les sites d’élimination ou les stations de transbordement. Des véhicules

compacteurs plus larges à chargement automatiques avec un conducteur-opérateur sont utilisés

pour vider et replacer les containers de déchets provenant des appartements, des centres d’achats

et autres institutions utilisant des containers.

Les routes de collecte optimisées signifient une grande épargne pour les municipalités.

Plusieurs logiciels existent pour la détermination de la route optimale, mais ils nécessitent des

ajustements pour rencontrer les exigences spécifiques de chaque ville. Le principal critère

d'optimisation est la minimisation des chevauchements des routes, qui se traduit par une

épargne de carburant.


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Règles à respecter pour le tracée de routes

- Les routes ne doivent pas se chevaucher.

- Le point de départ doit être le plus près possible du garage des camions.

- Les rues principales doivent être évitées lors des heures de pointe.

- Les rues à cul-de-sac doivent être desservies avec le camion circulant du coté droit.

- Dans les rues en pentes, la cueillette doit se faire en descendant, pour faciliter l'adhérence

des pneus du camion à la chaussée.

- Autant que possible, un trajet autour de pâtés de maisons doit se faire dans les sens des

aiguilles de l'horloge.

- Les virages en U doivent être évités (même s’ils ne sont pas interdits).

- Il existe plusieurs restrictions municipales concernant la circulation de camions lourds

qu’il faut considérer lors du choix du camion.

Paramètres caractéristiques pour le calcul de routes de collecte au Québec

- Nombre d'habitants/municipalité ou nombre de résidences: selon donnés démographiques

- Habitants par résidence ou ménage: 2.5 - 5 (3.5) pers./ménage

- Taux de production des déchets: 0.5 - 2.5 (1.5) kg/pers./jour

- Nombre de personnes requises pour la collecte: 1 - 3 (2) (incluant le chauffeur)

- Fréquence des cueillettes: 1 - 4 (2) fois/semaine (une fois pour la poubelle traditionnelle et

une fois pour les recyclables - voir figure 4.1)

- Capacité du camion: 20, 30, 40, 50 yd3 à x 0.7646 pour m3

- Poids spécifique compacté dans le camion: 200 - 600 lb/yd3 à x 0.5933 pour kg/m3

(…) indique la valeur moyenne.


_____________________________________________________________________________


_____________________________________________________________________________

4.1.2 La collecte sélective de déchets

La récupération est une activité très ancienne. On peut dire qu'elle a été toujours liée à

l'activité de production matérielle humaine. Elle peut intervenir à tous les niveaux: déchets de

production, de distribution, de consommation; les circuits sont multiples et différents pour chaque

type de produit récupéré. Elle peut se faire soit directement (recyclage interne, réemploi), soit par

l'intermédiaire de récupérateurs.

Face à la croissance de la production des déchets et à la menace qu'elle constitue pour

l'environnement, la politique de récupération des déchets en vue de leur recyclage, leur réemploi

et leur valorisation, a été relancée et développée comme une solution pour réduire les quantités de

déchets à éliminer dans les sites d'enfouissement et dans les incinérateurs.

La collecte sélective des déchets municipaux constitue une méthode privilégiée de

réduction des déchets à éliminer. Il est avantageux pour les municipalités qu'il en soit ainsi aux


_____________________________________________________________________________

points de voir économique et social. En plus de réduire les quantités de déchets à éliminer, elle

favorise l'optimisation d'une gestion intégrée des déchets en encourageant la participation du

citoyen (citoyen actif = valorisation sociale).

La collecte sélective, c'est essentiellement l'action de trier certaines matières de rebuts

pouvant être réutilisées, recyclées ou revendues, de façon à allonger la vie utile d'un produit.

Actuellement, on recueille le papier, le verre, le métal, le plastique, mais aussi dans un cadre plus

large on peut recueillir des feuilles, du gazon, des résidus ligneux et organiques, des pneus, des

huiles usées et même certains déchets dangereux générés par les résidences et les petits

commerces. Cette manière de procéder comporte le tri à la source (méthode de séparation des

matières secondaires au point de production: habitations, petits commerces, espaces municipaux),

la collecte des matières secondaires séparées des véritables déchets, et leur traitement dans un

centre de récupération.

Le réemploi est l'action ayant pour effet de prolonger la vie utile d'un produit, par sa

réutilisation à des fins identiques ou similaires sans le modifier d'une façon substantielle.

La récupération est l'activité de collecte ou de traitement de matières secondaires aux fins

de réemploi, de recyclage ou d'une autre forme de revalorisation.

Le recyclage est l'utilisation d'une matière secondaire dans un procédé manufacturier, en

remplacement d'une matière première vierge de même nature.

La réduction à la source est toute action permettant de diminuer la quantité des résidus

générés à la suite de la fabrication, de la distribution et de l'utilisation d'un produit.

La collecte des matières recyclables peut se faire par apport volontaire ou porte à porte tel que

montré à la figure 4.1. La collecte des matières recyclables s’effectue à l’intérieur des résidences à

l’aide des bacs de recyclage (montres à la figure 4.2a) dont leur contenu est déposé dans des

camions ayant des compartiments pour l’entreposage des matières recyclables (figure 4.2b)


_____________________________________________________________________________

Figure 4.1 Les types de collecte des déchets

a) Potentiel de récupération: Il est égal au % de matière recyclablei selon la distribution globale de

déchets à la source.

b) Taux de récupération (aussi appelé taux de diversion ou taux de séparation à la source), est la

masse de matières récupérées par rapport à la quantité des résidus générés exprimée en %. Le

Taux de récupération globale est calculé à l’aide de la formule suivante:

%100(%) xdéchetsdetotaleMasse

récuperéetotaleMasseonrecuperatideTaux

Au Québec il est présentement entre 0 et 50% selon les efforts de chaque municipalité. La

récupération moyenne au Québec est de 35%. Selon la nouvelle politique, l’objectif québéçois de

récupération est de 60% pour l’an 2008.

c) Fraction récupérée pour chaque matière recyclable: La fraction correspondant à la masse

récupérée pour chaque matière recyclable est:

100

%% ii

srecyclablematièresdesondistributixonrécupératideTauxrécupéréeFraction


_____________________________________________________________________________

où: distribution(%) de la matiererecyclablei1

n

100%

d) Taux de participation: Il sert à tenir compte de la non-participation des citoyens dans la

collecte sélective.

Taux de participation# menages participants

# totaldemenages

Les valeurs moyennes des prix des matières secondaires sont montrées au tableau 4.1. De

valeurs plus récentes se trouvent à l’adresse internet de Recycle-Quebec (http//www.recyc-

quebec.gouv.qc.ca). Elles montrent des prix établis à partir d'enquêtes effectuées auprès des

récupérateurs et des recycleurs, les grossistes pouvant espérer obtenir dans certains cas des prix

supérieurs à ceux indiqués en fonction du conditionnement des matières et du volume transigé.

Taux de récupération par matière recyclable (données pour le Québec)

Matières % de Récupération

Compostables 5 - 30%

Papier 45 - 70%

Verre 10 - 30%

Métal 10 - 30%

Plastique 5 - 15%

Exemples de distribution de la fraction recyclée:

1) En tenant compte que des grandes catégories: Papier 54%, plastiques 12%, compostables 8%,

vitre 12%, métal 14% = 100%.

2) En tenant compte des sous-catégories: papier mélangé 29%, journal 13%, carton 12%,

Plastique mélangé 10%, PET 1%, HDPE 1%, vitre transparente 6%, vitre verte 3%, vitre ambre

3%, canettes Fe 8%, conteneurs métalliques non ferreux 4%, canettes Al 2%, compostables 8% =

100%.

Au Québec, le taux de participation est entre 0.75 et 0.95, selon les efforts de chaque

municipalité.


_____________________________________________________________________________

Tableau 4.1a Évolution du prix des matières1 - Sommaire de 1989 à 2000

MATIÈRES 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000

PEBD (mélangés) - - - - - 20 30 25 20 15 0 30

PEHD couleurs 120 75 50 50 50 90 335 155 300 245 155 415

PEHD naturel 160 160 120 90 85 165 415 - - - - 350

PET (col. sélect.) 105 135 110 120 245 255 590 270 180 255 175 300

PVC industriel 80 80

Papier mélangé 15 10 5 0 15 30 125 15 15 15 15 65

Papier bureau - - - - - - - 110 100 100 105 215

Papier journal 25 15 15 45 40 65 170 35 30 40 55 105

Papier blanc - - - 130 130 195 380 200 175 190 200 310

Carton ondulé 20 20 15 55 55 95 195 65 90 85 65 120

Carton de lait et de jus - - - - - - 95 100 70 30 25 80

Métaux ferreux 70 70 65 40 50 65 90 70 90 80 45 55

Plomb 155 465

Cuivre 1985 2475

Aluminium (consigne & coll. sélective)

1165 1140 800 575 775 1130 1650 1235 1485 1350 1245 1385

Verre Mélangé, non-déc. - - 5 5 5 5 5 5 5 5 5 7

Verre Couleur, non-déc. - - 5 5 10 10 10 10 10 10 10 15

Verre Incolore, non-déc. - - 20 20 30 30 30 30 30 30 30 30

1. Il s'agit d'un prix brut moyen exprimé en DCN par tonne métrique. 1 tonne métrique = 1000kg

ou 2204 livres. Les prix de transport ne sont pas inclus. Source: RECYC-QUÉBEC - dernière

mise à jour 2002-02-27


_____________________________________________________________________________

Tableau 4.1b Évolution du prix des matières1 - Sommaire de 2001 à 2003

PLASTIQUES (en ballots) 2001 2002 2003

PÉbd (mélangés) 23 4 1

PÉhd (couleurs mélangés #2) 225 200 321

PÉhd (naturel #2) 382 356 446

PÉT (mélangés, consigne #1) - 211 254

PÉT (collecte sélective #1) 325 106 161

Papier mélangé 35 50 61

Papier bureau (office mix) 105 165 167

Papier journal (# 6) - - 49

Papier journal (#8) 79 104 101

Papier blanc (white ledger) 235 199 209

Carton non ondulé (plat) - 72 53

Carton ondulé (OCC) 64 101 87

Carton de lait et de jus 57 45 60

Métaux ferreux 37 40 74

Aluminium (consigne & coll. sélective 2000 et 2001)

1723 - -

Aluminium (consigne) - 1542 1301

Aluminium mélangé (collecte sélective) - 944 717

Mélangé 2 -2 1

Vert 10 15 15

Incolore 40 33 33

1. Il s'agit d'un prix brut moyen exprimé en DCN par tonne métrique. 1 tonne métrique = 1000kg

ou 2204 livres Source: RECYC-QUÉBEC - dernière mise à jour 2003.


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Figure 4.2a Contenants pour la récupération et les camions du transport


_____________________________________________________________________________

Figure 4.2b Types de camions pour le transport de matières recyclables


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Les produits faits à partir des matières secondaires

Le papier fin est recyclé en papier à écrire, à imprimer, hygiénique, mouchoir, essuie-tout,

en serviettes, en enveloppes postales.

Le papier journal est recyclé en contenants en pâte moulée tels que les boîtes à oeufs, en

isolants à fruits, litières pour les animaux, boîtes à chaussures, boîtes à céréales, papier journal,

annuaires téléphoniques, rembourrage d'enveloppes, matériaux de construction (e.g. isolants

thermiques, insonorisant, revêtements muraux, panneaux de plafond, revêtements de toiture),

composantes de stylos.

Le carton est recyclé en boîtes de carton, papier kraft, matériaux de construction, compost,

composantes de stylos.

Le verre est recyclé en contenants (bouteilles, pots, verres), matériaux isolants de fibre de

verre, agrégats (fondations de routes, blocs de béton, asphalte), micro-billes en verre pour la

peinture réfléchissante, abrasifs, carreaux de céramique.

Le plastique récupéré est recyclé en sacs d'épicerie et de rebuts, récipients et couvercles

pour produits alimentaires, meubles de jardin, jouets, boîtes à fleurs, mobilier urbain, clôtures,

tuyaux de drainage, d'irrigation et d'égouts domestiques, épingles à linge, pièces d'automobile

(pare-chocs, batteries), corde, peignes, cintres, composantes de stylos, bases de panneaux de

papier pour les papetiers, matériaux de construction (planches, madriers, poutres, etc.),

constituants d'appareils électroménagers, cassettes audio et vidéo, manches d'objets divers

(ciseaux, brosses à cheveux, grattoirs à neige, etc.), géotextiles, toiles agricoles, bacs de

récupération et composteurs domestiques.

L'acier récupéré est recyclé en pièces de moteur, outils, boîtes de conserve, clous, cadres,

laminé plat pour électroménagers.

L'aluminium récupéré est recyclé en canettes, papier d'emballage, meubles de jardin,

contenant divers, matériaux de construction, constituants d'automobile (jantes, boîtes de vitesse).

4.1.3 Les lieux de transbordement

Les notions de transbordement et de transport vont de pair et ont trait aux moyens, aux

installations et aux accessoires utilisés pour effectuer le transfert des déchets d'un véhicule de

collecte de volume relativement petit à un autre véhicule de grand volume, en vue de les

transporter sur de longues distances. Les opérations de transbordement peuvent être utilisées

avec succès dans tous les systèmes de collecte des déchets solides.

Donc, quand les déchets doivent être transportés sur de longues distances pour atteindre

les sites d’élimination (distance moyenne de voyage supérieure à 50 km), des centres de

transbordement sont construits pour transférer les déchets provenant de véhicules de collecte

locale de déchets, de petites capacités (4 à 5 tonnes) vers des véhicules de grandes capacités (15 à

20 tonnes, 25 à 46 m3) en vue de réduire les coûts de transport, les déchets subissent

habituellement une compaction additionnelle avant d’être transférés.

La protection de l’environnement exige que les installations d’élimination et de traitement

des déchets solides respectent certains critères. Ces installations ne peuvent donc être situées

qu’à des endroits où ces critères sont respectés. Certains sites d’élimination ou centres de

traitement sont parfois éloignés des lieux de collecte des déchets. Les centres de transbordement

serviront donc à l’accumulation des matières secondaires ou des déchets, de façon à obtenir des


_____________________________________________________________________________

quantités suffisantes pour justifier sur le plan économique leur transport vers un centre de

récupération ou vers un site d’élimination. Ce sont des moyens d'optimiser l’utilisation des

camions de collecte et de minimiser les coûts de transport. Les centres de transbordement sont

des endroits convenablement couverts et protégés.

Les centres de transbordement sont classés, selon leur capacité, comme petits (moins de

100 tonnes par jour), moyens (entre 100 et 500 tonnes par jour) ou grands (plus de 500 tonnes par

jour). Un centre de transbordement est conçu en fonction du type d’opérations que l’on veut y

effectuer, de la capacité qu’il doit avoir pour répondre aux besoins, des équipements, des

accessoires nécessaires et des exigences sanitaires. Le type de transbordement dépend de la

méthode utilisée pour charger les véhicules de transport. Trois méthodes correspondent à trois

catégories:

1) le déchargement direct dans le véhicule de transport. Cette méthode consiste à décharger les

déchets en les compactant ou pas, ces déchets étant déchargés dans un conteneur qui sera

transporté directement ou passera par des installations de compactage.

2) le stockage du déchargement avant chargement dans le véhicule de transport - déchargement

indirect. Dans ce cas, les camions de collecte vident les déchets dans des fosses de stockage ou

sur une plate-forme, où ils seront chargés dans des camions de transport par divers types

d'équipements auxiliaires.

3) la combinaison des deux types de déchargements. Cette méthode permet d’obtenir un système

multifonctions. Cette catégorie de centre de transbordement peut être utilisée par le public, de

même que par plusieurs agences de collecte à la fois. De plus, il peut abriter des équipements

pour des opérations de récupération de matières secondaires (opérations sommaires de tri et de

conditionnement).

La capacité des centres de transbordement doit être évaluée rigoureusement de sorte que

les véhicules de collecte n'attendent pas longtemps avant d'être déchargés. Il est recommandable

de faire une analyse économique de faisabilité. En général, la capacité varie avec le type

d'équipement utilisé. Il est rare que la capacité d'un centre normal excède le volume de 2 jours de

Les opérations de transbordement sont favorisées:

- par la présence de grandes quantités de déchets

- par le 'dumping' et le remblayage illicites, au Québec particulièrement

- par l'éloignement des sites d'élimination par rapport aux lieux de collecte

- par l'utilisation des engins de collecte de petite capacité (généralement moins de 26 m3)

- par la faible densité des résidences dans certaines municipalités.

Les opérations de transbordement et de transport sont nécessaires:

- lorsque l'on doit parcourir de longues distances qui ne permettent pas des trajets directs et

qui ne sont pas économiques pour rejoindre les sites d'élimination adéquats ou les centres

de traitement

- lorsque les sites d'élimination ou les centres de traitement ne peuvent être joints

directement par les autoroutes ou les grandes voies de circulation.


_____________________________________________________________________________

stockage de déchets. Les équipements et les accessoires sont fonction du type de centre de

transbordement. Leur nature et leur nombre varient avec la capacité du centre. Au Québec:

Les exigences sanitaires à respecter dans un centre de transbordement

1) Endroit couvert et protégé

2) ne pas laisser les déchets s'accumuler;

3) porter des masques de protection contre la poussière;

4) permettre le renouvellement de l'air;

5) utiliser des matériaux faciles à nettoyer;

6) éviter l'éparpillement des papiers en mettant des barrières de protection.

Il existe plusieurs restrictions de localisation. Entre autres, un centre de

transbordement doit se situer:

1) le plus près possible du centre géométrique des lieux de production des déchets

2) de façon à avoir un accès facile aux voies de circulation principales et secondaires et

aux autres moyens de transport,

3) où il est le mieux accepté par le public en ce qui concerne les questions environne-

mentales,

4) où la construction et les opérations seront le plus économiques.


_____________________________________________________________________________

CHAPITRE 5

LA SÉPARATION DES MATIÈRES RECYCLABLES

5.1 Les centres de tri et récupération

Un centre de tri et récupération est un lieu où les matières secondaires provenant de la

collecte sélective sont reçues, triées, conditionnées, puis expédiées à des fins de recyclage. Il

constitue une condition essentielle pour la réussite des programmes municipaux de gestion

intégrée des déchets. Les opérations effectuées dans un centre de récupération permettent de

faciliter le transport et la manutention des matières secondaires et de les rendre conformes aux

exigences des recycleurs.

Les centres de récupération constituent une étape de la récupération de résidus solides

municipaux appelés matières secondaires (pouvant être utilisés comme intrants dans plusieurs

industries). Leur historique et leur origine sont liés à la politique de récupération des déchets.

La récupération des matières secondaires passe d’abord par la collecte sélective. Cette

collecte permet de séparer les matières secondaires des déchets par un tri à la source effectué par

le citoyen, dans le cas d’une municipalité. Collectées en un seul, deux ou plusieurs groupes, ces

matières sont transportées au moyen de camions spéciaux, adaptés à cette fin, vers un centre de

récupération où elles subiront un traitement indispensable avant le recyclage. Le centre de

récupération est donc un relais ou un tampon entre la collecte et le recycleur. Il peut être conçu

simplement pour traiter rapidement un approvisionnent après la collecte sélective, ou être

davantage mécanisé pour traiter un approvisionnement hétérogène, dans les deux cas selon les

exigences des recycleurs.

Pour être fonctionnel et assurer sa viabilité, un centre de récupération doit être installé

pour traiter un tonnage minimum. Afin d'amortir rapidement les frais d'investissement engagés et

d'assurer aux divers marchés du recyclage des apports adéquats en terme de qualité, de quantité et

de constance d'approvisionnement, il doit :

- être localisé de façon à minimiser les frais de transport de la collecte des matières

secondaires;

- être à proximité des grands axes de circulation et bénéficier d'accès évitant les zones

industrielles, compte tenu du bruit, de la poussière et des inconvénients divers engendrés

par la circulation des camions servants au transport;

- respecter en totalité les règlements provinciaux et municipaux en vigueur;

- être établi en fonction des entreprises de recyclage (clients potentiels) de la région.

Les opérations dans un centre de récupération

Outre les espaces liés aux fonctions administratives et aux services connexes,

l'organisation d'un centre de récupération est effectuée pour répondre aux besoins de réception, de

tri, de conditionnement, d'entreposage et d'expédition des matières secondaires (voir figure 5.1).


_____________________________________________________________________________

Le tri après la réception des matières secondaires: Les matières secondaires sont séparées

des objets indésirables et dans certains cas, classées en divers types ou diverses qualités dans une

aire de tri. Le tri s'effectue habituellement en deux groupes : les fibres au moyen d'une table de tri

manuel sans convoyeur ou d'une table de tri mécanisée, et les contenants par tri manuel par

reconnaissance visuelle ou par tri automatique. Des exemples d’équipements pour la séparation

sont montrés à la figure 5.2, un exemple de la logistique de séparation est donnée à la fig. 5.3.

Figure 5.1 Distribution des aires dans un centre de tri

Figure 5.2 Principales méthodes de tri automatique

Figure 5.3 Exemple de flux des matières récupérées par les opérations de tri

DSM en vrac DSM séparés a la source

Pré-triage manuel

Triage manuel primaire

Tambour rotatif

Déchets encombrants

Papier

Carton

Plastiques

Verre

Canettes

Triage manuel secondaire

Séparateur magnétique

enfouissement Incinération

Métaux ferreux

DSM en vrac DSM séparés a la source

Pré-triage manuel

Triage manuel primaire

Tambour rotatif

Déchets encombrants

Papier

Carton

Plastiques

Verre

Canettes

Triage manuel secondaire

Séparateur magnétique

enfouissement Incinération

Métaux ferreux


_____________________________________________________________________________

Les critères de design et dimensionnement des unités de tri :

Critères généraux : le taux de récupération, la pureté et l’efficacité de séparation

Théorie de séparateurs binaires

La schématisation du fonctionnement d’un séparateur binaire peut être représenté comme suit:

Séparateur

binaire

où

X = matériel qui doit être récupéré (i.e. matériaux légers)

Y = rejets (i.e. matériaux lourds)

X1 + Y1 = produit de séparation où X1 > Y1 (Y1 contamine le produit final, donc diminue sa

pureté)

X2 + Y2 = rejets de séparation où Y2 > X2 (la présence de X2 diminue l’efficacité du procédé)

- détermination du pourcentage de récupération, R(X1):

%100)( 11 oX

XXR

- détermination de la pureté du produit, P(X1):

%100)(11

11

YX

XXP

- détermination de l’efficacité globale du procédé, E(X,Y):

%100),( 21 oo Y

YX

XYXE

X2+Y2

X0+Y0 X1+Y1


_____________________________________________________________________________

Tambour rotatif

Les paramètres du choix d’un trommel sont: son diamètre, la vitesse de rotation, l’angle

d’inclinaison, le débit d’entrée et la granulométrie des déchets. La vitesse critique de rotation est

celle à la limite de la vitesse de centrifugation qui causerait l’adhésion de déchets sur les parois

du tambour.

r

gnc 2

1

nc = Vitesse critique (rev/sec)

g = accélération de la gravité (32,2 ft/s2)

r = rayon du trommel (ft)

La vitesse optimale est celle où les déchets tombent en roulant et pas en sautant. Idéalement la

vitesse de rotation doit être proche à 50% de la vitesse critique de design du trommel dans le cas

où le cylindre du trommel contient de séparateurs et de 80% la vitesse critique si le cylindre n’a

pas de séparateurs.

4.0

5.0

36.11

tggFKd

QD

vb

m

D = diamètre du trommel (ft)

Qm = débit de sortie du trommel (lb/sec)

Db= densité en vrac de déchets (lb/ft3)

α = angle d’inclinaison (dégrées)

Kv = facteur de correction de vitesse (1.35 si α = 3o et 1.85 si α = 5o)

F = facteur de remplissage (0.25 – 0.33)

g = accélération gravitaire

En pratique et dans le cas de déchets solides, les trommels présentent de diamètres entre 2 et 5m,

avec des ouvertures de grilles de 50mm, les vitesses de rotation observées sont entre 10 et 18

rev/min. Les angles d’inclinaison recommandés pour les déchets solides sont entre 2o et 7

o.

Séparateur par soufflerie (trieur balistique)

Les déchets pré-triés ou déchiquetés sont lancés par l’action d’injection d’air sur de réceptacles

placés à différentes distances du jet de déchets. Selon les différentes densités de matériels, les

éléments plus denses seront collectés plus proche de la source tandis que les éléments plus légères

seront collectés plus loin. La force d’injection d’air induit des vitesses entre 20 et 300 cm/sec.

La figure suivante montre l’efficacité de séparation en fonction de ses vitesses.


_____________________________________________________________________________

Le conditionnement: Le but est de densifier les matières secondaires afin de minimiser les coûts

de transport vers les recycleurs, au moyen d'installations, de presses, de mise en ballots pour le

papier, le carton, le plastique et le métal, et de broyage pour le verre.

La performance de l’équipement de compaction est mesurée par le % de réduction de volume

défini comme suit :

%100% xVi

VfViCompaction

et

Vf

VicompactiondeRatio

Où Vi et Vf sont, respectivement, les volumes initial et final de déchets conditionnés.

Il existe aussi des systèmes plus élaborés pour faciliter le recyclage des matières secondaires,

comme par exemple les unités de décontamination (verre), les déchiqueteurs (canettes et boîtes de

conserve), les granuleuses ou déchiqueteurs pour plastiques. Le tableau 5.1 montre les

caractéristiques souhaitées par les acheteurs des matières recyclables.


_____________________________________________________________________________

Tableau 5.1: Traitement et caractéristiques de matières récupérées et conditionnées TYPE CATÉGORIE TRAITEMENT

PAPIER ET CARTON Papier journal Papier glacé Papier kraft Papier mélangé Carton ondulé Carton non ondulé

Tri manuel et mise en ballots. La densité et le poids des ballots varient en fonction de la nature des fibres, respectivement de 385 à 445 kg/m

3 et de 545 à 675 kg alors que leur

volume est d'environ 1,40 m3 (L=1.22 , I=

1.52 m, h=0,76 m).

VERRE Verre consigné

Verre incolore

Verre vert

Verre mélangé

Verre ambre

Tri et mise en caisses; regroupement par couleur des contenants «plastishield» (en caisses-palettes). Tri manuel, broyage ou concassage mécanique (diamètre du groisil < 3,8 cm) et nettoyage; laissé env dans des conteneurs (densité= 1 100 kg/m

3).

PLASTIQUE Polyéthylène téréphtalate (PÉT) consigné Polyéthylène haute densité (Pehd) Polyéthylène basse densité (Pébd) Autres plastiques

Tri manuel, regroupement par couleur des contenants et mise en sacs. Tri, perforation et mise en ballots (0.76m x 1.22rn x 1.52 m) ou granulation (broyage, déchiquetage). La densité des ballots est d'environ 400 kg/m

3 (poids d'un ballot"" 565

kg) alors que celle des granules, autour de 325 kg/m

3.

Tri et mise en ballots

MÉTAL Aluminium consigné (canettes) Aluminium (canettes ou contenants rigides et feuilles minces)

Acier (boîtes de conserve)

Tri manuel et mise en sacs. Tri et mise en ballots; mini ballots «<biscuits») ayant les caractéristiques suivantes: - dimension= 0.027 m

3

L= 0.25 – 0.33 m l = 0.26 – 0.51 m h = 0.16 – 0.23 m - densité= 560 -720 kg/m

3

- poids = 16 -18 kg Tri par séparateur magnétique et mise en ballots; mini ballots («biscuits») ayant les caractéristiques suivantes : - dimension= 0.04 m

3

L= 0,46 m I= 0,61 m H= 0,15m - densité= 950 -1 250 kg/m

3

- poids = 45 kg

L'entreposage et l'expédition: Après le tri et le conditionnement, les matières secondaires en

ballots ou en vrac sont entreposées jusqu'à ce que des quantités suffisamment importantes de lots

homogènes justifient leur transport chez le recycleur.

L'entreposage se fait sous abri, pour protéger les matériaux des intempéries. Dans certains

centres, un contrôle de qualité est effectué avant l’entreposage pour vérifier si les exigences du

recycleurs sont respectées.


_____________________________________________________________________________

L'équipement nécessaire à l'entreposage, au contrôle des quantités, à la livraison et à la

manutention, regroupe des conteneurs de types "roll on - roll off" pour les matières en vrac, des

camions-remorques, une balance électronique, et le matériel de roulement comme des chariots-

élévateurs.

Points de discussions

Les trois catégories de centres: transbordement, transfert et récupération, sont toutes des

stations intermédiaires avant l'élimination ou le recyclage des déchets. Mais elles sont différentes

du fait de leur rôle, de la nature des déchets qu'elles reçoivent et qui conditionnent leur

équipement et la durée de stockage. Elles ont néanmoins un objectif commun: la protection de

l'homme et son environnement. Objectif qui se traduit par la réduction des quantités de déchets à

enfouir ou à incinérer (donc réduction, par exemple, des quantités de furannes et de dioxines à

rejeter dans l'atmosphère), en favorisant et optimisant les opérations de récupération et en

minimisant les coûts de transport des déchets vers les sites d'élimination installés parfois très loin,

du fait qu'ils doivent respecter des critères environnementaux. Elles assurent des endroits de

stockage sécuritaire des déchets dangereux, évitant ainsi leur dispersion dans la nature, en

optimisant et rentabilisant l'utilisation des équipements d'élimination sécuritaire.


_____________________________________________________________________________

CHAPITRE 6

AUTRES DÉCHETS À GERER

6.1. Les déchets dangereux domestiques (DDD)

Les DDD peuvent être collectes selon les méthodes suivantes: journées spéciales de

collecte, sur appel, par unités mobiles ou par des sites de dépôt permanente. Le tableau 6.1

montre les avantages et inconvénients de chaque méthode et le tableau 6.2 montre un aperçu des

frais de transport et de traitement des DDD.

6.1.1 Les centres de transfert des déchets dangereux

Ce sont des lieux conçus pour recevoir les déchets dangereux en provenance des

municipalités des industries et des commerces, en vue de leur accumulation jusqu'à ce que leurs

quantités justifient leur transport vers un site d'élimination finale sécuritaire. Ce sont des stations

intermédiaires beaucoup plus élaborées et adaptées au stockage des déchets dangereux avant leur

élimination sécuritaire ou leur recyclage. Les déchets dangereux peuvent y être stockés pendant

de longues durées. Les centres de transfert sont nés pour permettre d'accumuler les déchets

dangereux en vue d'atteindre ces quantités. De plus, ils permettent d'éviter la dispersion des

déchets dangereux dans la nature en les regroupant dans des conditions sécuritaires. Ceci assure

une protection de l'homme et de son environnement.

Dans les centres de transfert, les déchets dangereux sont entreposés en plusieurs catégories

en fonction de leurs caractéristiques, de leurs classes, des conditions sécuritaires à respecter pour

réduire les niveaux de risques, et en conformité avec la réglementation en vigueur. L'entreposage

tient compte également de la compatibilité ou de l'incompatibilité de ces déchets.


_____________________________________________________________________________

Tableau 6.1 Principaux types de collecte des DDD


_____________________________________________________________________________

Tableau 6.2 Coûts associés au transport et traitement des DDD (valeurs pour le Québec).

Catégorie

-Acides (ex.: débouche-tuyaux) -Bases (ex.: ammoniaque) -Peintures (ex.: latex. alkydes) -Solvants (ex.: thérébentine, varsol) -Huiles (ex.: huiles usées à moteur) -Cyanures (ex.: mort-aux-rats) -Pesticides (ex.: Malathion, Diazinon) -Réactifs (ex.: sodium métal) -Oxydants (ex.: eau de Javel, chJore de piscines) -Piles (ex.: piles alkalines AAA à D, nickel-cadmium) -Batteries plomb-acide (ex.: batteries d'automobiles) -Médicaments (pilules, sirops) -Autres liquides et solIdes organiques inflammables ou toxiques (ex.: adhésifs, époxy, teintures) -Aérosols

Destination

-Philip Environnement (Québec) -Philip Environnement (Ouébec). -CFER. (Québec) -Anachemia (Québec) -Ciment St-Laurent (Québec) -Stablex (Québec) -Republic Environmental (Ontario) -BDT (USA) -Philip Environnement (Ontario) -Raw Materials Co. (Ontario) -Nova Pb Inc. (Québec) -Safety Medical (USA) -Systech (Québec) -Recycle Systems Co. (Alberta)

Usage

-Neutralisation du pH des eaux usées -NeutralIsation du pH des eaux usées -Vente de la peinture recyclée -Vente de solvant recyclé -Combustible d'appoint pour les fours à ciment. -Stabilisation, enfouissement sécuritaire. -Valorisation énergétique, incinération. -Hydrolyse, Incinération. -Système de traitement des eaux usées. -Recyclage des constituants des piles (ex.: métal. KOH) -Recyclage du plomb. -Incinération. -Combustible d'appoint pour les fours à ciment. -Valorisation énergétique du contenu, recyclage du métal

Coût

($/tonne) 3 500 3 500 2 400 720 75 2 500 9 500 2 500 3 500 1 300 150 2 500 3 150 3 150


_____________________________________________________________________________

CHAPITRE 7

LES MÉTHODES D’ÉLIMINATION DES DÉCHETS

7.1 Les sites d'enfouissement (SE)

7.1.1 Types de sites d'enfouissement et de classification, considérations de localisation

L'enfouissement des déchets est une pratique millénaire. Autrefois, la croyance était que

les eaux de lixiviation des SE suivaient un processus de décontamination en se filtrant dans le sol

et en se diluant au contact des eaux souterraines. La contamination des eaux souterraines ou des

sols n'était donc pas perçue comme étant un problème. L'utilisation des carrières et des mines à

ciel ouvert comme lieu d'élimination était acceptée et permise. Ce sont les multiples accidents et

le danger grandissant pour la santé qui ont amené le changement de perception quant à

l'enfouissement sanitaire comme méthode d'élimination finale des déchets.

Comme résultat des attitudes face au fait accompli de la contamination des eaux

souterraines, deux types de conception des SE ont émergés, soit les SE par atténuation naturelle

(préconisés par le premier règlement sur les déchets solides au début de 1970) et les SE avec

protection imperméable ou de 2e génération (préconisés par le projet de nouveau règlement sur

les déchets solides, 1997). L’étude PAERLS (1994) conduit par le MEF révèle qu’annuellement

le Québec enfoui 5.6 millions de tonnes de déchets, que le volume actuellement autorisé est de

l’ordre de 120 millions de tonnes, dont un tiers finira au site de l’ancienne carrière Miron à

Montréal, 46% du volume autorisé sera enfoui dans des sites sans protection et où le dépôts du

fond est perméable, 33.7% du volume autorisé sera enfoui dans des sites sans système de captage

de lixiviat. Seulement 16.4% du volume autorisé ira à des sites protégés.

AUJOURD'HUI, LA CONSTRUCTION D'UN NOUVEAU SITE D'ENFOUISSEMENT SANITAIRE

COMPORTE QUATRE ASPECTS QUI RELÈVENT DE LA COMPÉTENCE DES INGÉNIEURS CIVILS:

1. l'étude sur la localisation physique du site et les installations périphériques, les démarches

pour l’obtention des permis d’exploitation et opération;

2. les détails de conception et de design des éléments suivants: couche imperméable, système

de collecte de gaz, système de collecte des eaux de lixiviation, système de monitoring de

la qualité des eaux souterraines, protocole de fonctionnement et opération des activités

journalières;

3. le plan de fermeture d’un LES à la fin de sa vie utile et;

4. l'étude d'impact environnemental avant et après exploitation.

Critères pour l'emplacement d'un SE (municipal)

La version actuelle du règlement sur les déchets solides (section IV) interdit entre autres

d'établir un lieu d'enfouissement sanitaire (LES):

- dans une zone désignée à des fins résidentielles, commerciales ou mixtes, ou à moins de

150 mètres d'un tel territoire;

- à moins de 3 km d'un aéroport;

- à moins de 152.40 m de tout chemin entretenu par le MTQ

- à moins de 50m de toute voie publique


_____________________________________________________________________________

Figure 7.1 Schéma d’un lieu d’enfouissement sanitaire de 2e génération selon les normes

Québécoises

et oblige à bâtir le site:

- à plus de 150 m de tout parc municipal, terrain de golf, piste de ski alpin, base de plein air,

réserve écologique, mer, fleuve, rivière ou étang ;

- à plus de 200 m de toute habitation, institution d'enseignement, temple religieux, terrain

de camping, centre de santé, villégiature/hôtel, colonie de vacance ou établissement de

santé.

- à plus de 300 m de tout lac, fleuve, cours d’eau.

Deux aspects dirigent le choix et l'emplacement du site

- la cueillette et la disponibilité des données, (cartes topographiques et géologiques, cartes

de zonages, cartes de routes de transport, cartes hydrologiques, etc.), tous des critères pour

la localisation et l’emplacement; l’évaluation de l'impact sur le public.

- L'établissement d'une zone d'étude dépendant de la distance maximale d'où le promoteur

veut ou peut déplacer les déchets (cercle ayant comme centre la municipalité productrice

des déchets). On doit commencer par un cercle à radius minimal et l'élargir seulement si

nécessaire.


_____________________________________________________________________________

Figure 7.2. Types de cellule d’enfouissement

Excavé : profond (+ de 30 m), moyen (10-30 m),

Superficiel (entre 5m – 20 m)

Hauteur variable (de quelques mètres à très profond 50m +)


_____________________________________________________________________________


_____________________________________________________________________________

Figure 7.3 Vue schématique globale d’un LES


_____________________________________________________________________________

Étage : 1-3 m (Québec, max. 2m) Dépôt journalier : 15 - 35cm (Québec, 20 cm)

Terrace : 5-10 m (Québec, 5m)

Figure 7.4 Vue en coupe transversale d’une cellule d’enfouissement

(Caractéristiques d’enfouissement et opérations journalières)

7.1.2 Paramètres de conception et de design: surface et volume, barrières antipollution,

systèmes de collection et contrôle de gaz et de lixiviats

a) Surface et Volume

VuxTPxRxP

Vc

SE

*

VSE = Volume d’enfouissement (m3)

P = population (hab.)

R = rapport volumétrique déchets/sol ((Vd+Vs)/Vd) (1 – 3)

TP* = Fraction du taux de production de déchets qui va au LES = TP ( 1- TR*TPart) (kg/hab.j)

Vu = Vie utile du LES (années)

c = Poids spécifique des déchets compactés (kg/m3) (corrigé pour la compaction sur le site)

)(3.0 SV

SS E

SE

TE HS

S = Surface totale associé à l’enfouissement (m2)

Terrace

Étage

Étage

2 – 3 m


_____________________________________________________________________________

SE = Surface d’enfouissement = (VSE/H)

H = Hauteur estimée de la cellule (m)

ST= Surface tampon. Au Québec égal à 30% de la surface d’enfouissement

b) Les couches et membranes protectrices (à la base et à la clôture des LES):

Il existe 4 types de systèmes qui peuvent assurer l’étanchéité des sites d’enfouissement sanitaire:

1) les formations naturelles d’argile, 2) les couches argile/sable conçues et construites en place, 3)

les couches faites en matériel géosynthétique et/ou 4) une combinaison des 3 types antérieures.

Le Règlement sur les déchets solides de Québec accepte sous certaines conditions les 4 types de

couches. En général deux critères sont à la base du choix: 1) la perméabilité et 2) la profondeur

de la couche. Ainsi au règlement l’on trouve plusieurs scénarios pour la construction des

barrières.

En général il semble avoir un penchant sur des conditions d’étanchéité qui assurent au moins un

coefficient de perméabilité hydraulique k = 10 -7

cm/s et cela pour une profondeur d’au moins 3

m. C’est-à-dire, une transmissibilité de k x h = 10-7

cm/s x 300 cm = 3 x 10-5

cm2/s. Par contre,

le règlement ne donne pas d’indicatif sur la capacité de la couche à retenir les contaminants.

Argiles:

Au Québec, des sols argileux d’origine marine postglaciaire se trouvent dans la Mer de

Champlain, Mer de Laflamme et la Mer de Goldthwait. D’autres dépôts incluent les lacs

postglaciaires de Canton de Est, de l’Abitibi et du Témiscamague. Les argiles trouvées

naturellement au Québec sont la kaolinite, la chlorite et l’illite. En Ontario la vermicullite est une

argile trouvée naturellement en abondance. La bentonite est une argile de la famille des sméctites

elle peut être importée de Manitoba (voir figure 7.5a). Les paramètres qui influencent la

perméabilité sont la minéralogie des argiles, leur porosité et iso/anisotropie de l’arrangement des

particules. Au niveau de la porosité on trouve deux types de porosité: 1) microscopique et 2)

macroscopique contrôlé par la structure des matériaux qui composent las fractions fines et

grossières.

Tableau 7.2 Caractéristiques des argiles canadiennes

Nom CEC

(meq/100g)

Surface spécifique

(m2/g)

Limite de liquidité

(%)

Gonflement

Smectites 80-120 700 – 800 100-800 Élevé

Vermicullite 100-150 100-150 30-50 Minime

Illite 10-40 65-120 35-70 Nul

Chlorite 10-40 65-120 35-55 Nul

Kaolinite 3-15 f(pH) 7 –30 30-110 Nul

Couches sable bentonite :

L’utilisation des mélanges de sable et bentonite est fréquente lorsque le terrain ne présente

pas de dépôt d’argile naturelle qui pourrait jouer le rôle de barrière contre la migration des

contaminants. Ce mélange est une technologie peu chère pour permettre d’isoler des déchets de

l’environnement dans lequel ils sont placés.


_____________________________________________________________________________

La perméabilité minimale à obtenir est d’au moins 10-7

cm/s pour l’enfouissement des

déchets, en ce qui concerne les normes canadiennes et américaines. D’autres possibilités existent

en ce qui concerne la couche imperméable proprement dite: une alternance géotextile – bentonite

- géotextile, ou une superposition de bentonite et d’une géomembrane. Un géotextile est une toile

tissée résistante et une géomembrane est une couche imperméable constituée de polymères. Ces

deux éléments maintiennent l’intégrité de la couche de bentonite, qui contient la pollution.

Dans le mélange sable bentonite, chacun des éléments a un rôle spécifique (D’Appolonia,

1980; Kenney et al., 1991): le sable supporte la charge et la bentonite permet d’obtenir la faible

perméabilité par son gonflement, c’est une sorte de ciment. Lors de la construction d’un site

d’enfouissement, il faut prêter particulièrement attention à l’installation et au compactage du

mélange. Une mauvaise installation entraînerait la présence d’hétérogénéités dans la couche

imperméable, et par la suite l’apparition de chemins préférentiels permettant le déplacement de la

contamination à travers la couche imperméable qui pourraient représenter une perte importante

d’efficacité pour la barrière.

Figure 7.5 Mélange sable bentonite et fleur de bentonite respectivement


_____________________________________________________________________________

Rappel -notions de mécanique de sols

e = void ratio (indice de vides), Gs = spécific gravity (sans unités), w = unit weight of water

(kN/m3), d = unit weight of solids (kN/m

3)

S = Degré de saturation, w = humidité,

Loi de Darcy

q = débit (cm3/sec), k conductivité hydraulique (cm/sec), i = gradient hydraulique,

H = perte de charge au long de la couche, L = épaisseur de la couche

Pour obtenir une couche présentant à la fois les propriétés nécessaires à la rétention des

contaminants et un coût le plus intéressant possible, le mélange comporte en général entre 5 et

15% de bentonite. Cette proportion permet d’obtenir un mélange cohérent, pour lequel il n’y a

pas de perte de bentonite (phénomène dit de « lessivage ») lors de la percolation de la solution

contaminée, et pour lequel la quantité minimale possible de bentonite est utilisée. En suite, la

mise en place de la couche doit respecter les conditions optimales de compaction, densité

maximale et perméabilité minimale présentés dans la figure 7.2b. Une couche d’argile doit 1)

respecter une perméabilité réduite (< 1 x 10-7

cm/sec) pour prévenir la fuite des lixiviats, 2) une

résistance au tiraillement pour une bonne stabilité et 3) un minimum de potentiel de

rétrécissement afin de prévenir les fissures du au sèchement.

1*

d

wGse

%100*)(e

GswS

AL

HkAikq *)(***


_____________________________________________________________________________

Standard proctor test (ASTM D698), Modified Proctor (ASTM D1557), Conductivité Hydraulique (ASTM D2434) Proctor Modifié, Standard et Réduit, respectivement 2,690; 590 et 360 kN-m/m3. Résistance à la compression : Si l’hauteur d’un LSE est de 75 m et le poids spécifique moyenne de déchets est de 10 kN/m3, la contrainte active sur la couche au fond sera de 750 kN/m2 (1Pa =1 N/m2) Unconfined compressive strenght : bons mélanges > 200kPa valeur moyenne dans les LES, Volumetric shrinkage test (ASTM D427)

Figure 7.6 Conditions de mise en place et construction des couches sables-bentonite


_____________________________________________________________________________

Figure 7.7a Exemple. La valeur optimale de densité maximale sèche (1915 kg/m3) a été

déduite d’un essai Proctor modifié, dont les valeurs sont données à la figure ci-bas. La

teneur en eau de compactage est fixée à 12,5% (côté humide de l’optimum).

Figure 7.7b Exemple de simulation en colonne de la performance d’une couche argileuse

1870

1880

1890

1900

1910

1920

7 8 9 10 11 12 13

Teneur en eau de compactage (%)

Den

sit

é sèch

e (

kg

/m³)

Mélange sable-bentonite Courbe extrapolée

1915

11,5


_____________________________________________________________________________

Géomembranes:

Figure 7.8 Pentes de stabilité reconnue et recommandée pour un LES

max. .( )

reqvDL H

t D L

2

3

2

2 2, où

max..req. = contrainte de traction maximale à mi-hauteur du LES,

t = épaisseur de la géomembrane,

v = densité vrac (déchets + sol),

H = Hauteur des déchets + sol.

La contrainte calculée pour le LES est comparée à celle donnée dans les spécifications fournies

par le fabricant et l’on choisi la géomembrane qui présente une résistance dépassant celle

calculée. On peut aussi fixer un facteur de sécurité défini comme:

..max

4632

req

DASTMselondonnéValeurFS

Composition et épaisseur des geomembranes :

1) Semicristalline thermoplastique, HDPE, LDPE, VLDPE, FPP

2) Thermoplastique, PVC

3) Thermoplastique élastomères CSPE

L’épaisseur des geomembranes se situe entre 0.75 to 3mm


_____________________________________________________________________________

Fuites de lixiviat à travers les couches protectrices

Cas d’une couche d’argile

AikQ s

Q = Débit traversant la couche cm3/sec

Ks = Conductivité hydraulique cm/sec

i = gradient hydraulique i = (H + h)/h où H = charge due au lixiviat, h = épaisseur de la couche

A = aire transversale (cm2)

Figure 7.9. Trois settings avec le même gradient hydraulique; i = 2.66

‘Breakthrought time’: temps nécessaire pour que le lixiviat traverse la couche protectrice

h = épaisseur de la couche, n = porosité, k =

perméabilité,

H = charge hydraulique.

Cas de géomembranes percées:

Q a h k 3 0 75 0 75 0 5. . . (m3/sec) (formule empirique basé sur des observations de terrain);

Q = Débit traversant la couche m3/sec

a = diamètre de l’orifice (m2),

h = tête hydraulique (m),

k = conductivité hydraulique en vrac (déchets + sol) (m/sec)

)(

2

Hhk

nt h


_____________________________________________________________________________

Figure 7.9 Divers types de geomembranes pour diverses applications.


_____________________________________________________________________________

b) Gestion des gaz:

Presque tous les SE produiront un jour des gaz, et en quantités importantes. D'autres

déchets de source non ménagère, autres que les déchets putrescibles, peuvent également produire

des gaz. La qualité de ces gaz dépend directement du type des déchets enfuis. De façon similaire

aux eaux de lixiviation, la quantité et la qualité des gaz produits varient selon la durée

d'enfouissement.

En effet, les SE municipaux sont considérés comme de grands réacteurs biochimiques,

avec les déchets solides et l'eau comme intrants et les lixiviats et les gaz comme sortants. Tel

qu'étudié dans des chapitres antérieurs, les résidus à enfouir contiennent une grande quantité de

matières putrescibles. Aujourd'hui, on installe des systèmes de collection qui ont pour but la

récupération des gaz. Ensuite le gaz est utilisé comme source d'énergie ou simplement brûlé, de

façon à empêcher le déversement de gaz toxiques dans l'atmosphère.

Les tableaux 7.2 et 7.3 montrent les composants des gaz trouvés dans des LSE ayant

atteint une certaine stabilisation.

Tableau 7.2 Concentrations typiques de gaz dans un LES (base volumique sèche) Gaz Concentrationa Concentrationb

Composants principaux (%) Méthane Dioxyde de Carbone Azote Oxygène Composant trace (ppm/ppb) Sulfides, mercaptans, etc. Ammoniac Hydrogène Benzène Vinyle chlorure Toluène T-1,2-dichloroéthane Trichloroethène

30 - 53 34 - 51 1 - 21 1 - 2

ND - 32 ppm ND - 44 ppm

150 ppm 59

13 ppm

45 - 60 40 -60 2 - 5

0.1 - 1.0

0 - 10000 ppm 1000 - 10000

ND - 2000 ppm 932 - 39,000 ppb

1,150 - 3,508 ppb

aBagchi (1994); bTchobanoglous et al. (1993)

Le méthane et le dioxyde de carbone sont les principaux gaz résultant de la digestion

anaérobique des déchets. Quand le méthane est présent dans l'air en concentrations entre 5 et

15%, il devient explosif. Heureusement, selon les phases de dégradation (voir figures suivantes),

lorsque le méthane est produit en concentrations considérables, l'air est moins présent. Par

contre, lorsque les gaz migrent en dehors du SE et qu'ils atteignent des zones à grande

concentration d'air, ils peuvent devenir dangereux. Notons qu'il existe une longue liste d'autres

gaz qui sont produits en moins grandes concentrations, mais qui sont plus dangereux du point de

vue toxicité. Il s'agit par exemple des COV (composés organiques volatiles) qui sont présents

lorsque des déchets dangereux sont acceptés dans les SE.


_____________________________________________________________________________

Tableau 7.3 Propriétés physiques des gaz Gaz Propriétés des gazc

(formule chimique, poids moléculaire, masse volumique g/L)

Composantes principales Méthane Dioxyde de Carbone Azote Oxygène

Composants traces Sulfides, mércaptanes, etc. Ammoniac

CH4 16.0 0.7167

CO2 44.0 1.9768

N2 28.02 1.2597 O2 32 1.4289

H2S 34.08 1.5392

NH3 17.03 0.7708

Caractéristiques d'ensemble Température Gravité spécifique Teneur en humidité Pouvoir calorifique supérieur

100 - 200 oF 1.02 - 1.06 Saturé 400 - 500 (BTU/sft

3)

C à conditions standards: 25°C, 1 atm

Un modèle théorique de dégradation de la matière organique dans un LSE explique que la

production des gaz dans le temps suit séquentiellement quatre ou cinq phases. Ces phases sont

illustrés dans la figure 7.3 et se décrivent ainsi:

Figure 7.10 Processus de décomposition de déchets solides


_____________________________________________________________________________

Figure 7.11 Phases de dégradation, caractéristiques des gaz et lixiviats

Phase I. - Ajustement initial: Les mécanismes d'hydrolyse et de fermentation sont dominants, à

cause des activités bactériennes aérobies. Dans la phase I, la dégradation se fait par voie aérobie,

à cause de l'air inclus dans les déchets. Les sources des micro-organismes sont celles contenues

dans les sols de recouvrement et dans les déchets putrescibles. Les boues des usines d'épuration

peuvent représenter un apport important de micro-organismes si elles sont acceptées dans le SE.

Phase II. - Dans cette phase l'oxygène est utilisé et épuisée, des conditions d'anaérobie

s'installent à l'intérieur du SE. Dans ces conditions, les nitrates et les sulfates sont utilisés comme

les accepteurs des électrons et par voie biologique ils sont réduits à N2 et H2S, selon les réactions

chimiques suivantes:


_____________________________________________________________________________

2CH3CHOHCOOH + SO42---> 2CH3COOH + S2- + 2H2O + 2CO2

4H2 + SO42- --> 4H2O

S2-

+ 2H+ --> H2S

L'apparition des conditions anaérobiques peut être surveillé par la mesure du potentiel

d'oxydoréduction. Par exemple, des conditions entre -50 à -100 mV sont suffisantes pour la

réduction du nitrate et du sulfate. Par contre, la production de méthane nécessite des conditions

plus réductrices, soit de -150 à -300 mV. Dans cette phase, certains acides organiques se forment

et causent la chute du pH des eaux de lixiviation, ce qui cause la solubilisation des métaux.

Phase III. - La production des acides organiques est accélérée et les réactions sont

obtenues par acidogénèse et par déshydrogénation. La production d'hydrogène-gaz est basique.

Par le mécanisme d'hydrolyse, les composés organiques à longue chaîne (polysaccharides, lipides

et autres) se transforment en acides organiques (acétique, fulvique) qui servent comme source de

carbone et d'énergie aux organismes. Le CO2 est le gaz principal produit dans cette phase. Le pH

des eaux de lixiviation chute plus bas que 5, tandis que la concentration en COD augmente.

Lorsque le lixiviat est recirculé, une accélération du processus de dégradation est observée

à cause de l'accélération de la réaction d'hydrolyse, et à cause de la permanence dans le système

des nutriments que se trouvent dans les lixiviats.

Phase IV. - Dans cette phase une nouvelle souche de micro-organismes prend de

l'importance, soit ceux responsables de la fermentation du méthane. Ces organismes sont

strictement anaérobiques (bactérie méthanogénique). Les acides et le méthane sont produits en

parallèle mais avec une réduction considérable d'acide. Les acides gras étant utilisés pour la

formation de méthane, le pH commence à remonter.

Phase V: - C'est la phase de maturation, soit quand la matière organique disponible a été

transformée en CH4 et CO2. Dépendant du type de clôture du SE, il aura une production

secondaire des gaz. De la même manière, sans un système de recirculation de lixiviat, il

n'existera pas de nutriments pour forcer une croissance de la population bactérienne. Dans cette

phase, les lixiviats contiennent des acides fulviques et humiques difficiles à biodégrader.

Tableau 7.4 Étapes de dégradation de la fraction organique des déchets - sommaire Étape Conditions de

biodégradation Procédé de dégradation

Caractéristiques de gaz

Caractéristiques de lixiviat

Ratio R= BOD5/COD

Potentiel Redox

I Aérobie Hydrolyse O2, N2 pH acide R>0.5 100 et + mV

II Facultative Acidogènese O2, N2 métaux en solution

0.4<R< 0.6 -50 à -100 mV

III Facultative Acidogènese H2S, CO2 métaux en solution

0.4<R< 0.6 -50 à -100

IV Anaérobie Bactériologique Méthanogènes

CH4 0.05<R<0.2 -150 à -300 mV

V Facultative Hydrolyse N2, O2 0.2<R<0.5 -50 à 100 mV

Durée approximative de 5 phases :

2 à 7 ans pour la fraction rapidement biodégradable


_____________________________________________________________________________

10 - 50 ans pour la fraction lentement biodégradable

La température et l’humidité sont des facteurs contrôlant la dégradation.

Production de biogaz

Le volume total de biogaz produit par voie anaérobique peut être estimé de différentes

manières. Ici, l'estimé du volume par réaction stoechiométrique est présenté. En admettant que

la composition des déchets organiques est connue (tel que présenté dans les premiers chapitres

traitant des caractéristiques des déchets) et qu'il s'agit d'une conversion totale des réactifs en

produits, l'on peut estimer la quantité des gaz produits par la réaction chimique suivante:

En observant les différentes phases de production de gaz, on remarque que de manière générale

on trouve deux sortes de matériel dégradable, celui à dégradation rapide et un autre à dégradation

lente. Par exemple, ceux à dégradation rapide incluent: les déchets de table, les journaux et le

papier. Par contre, ceux à dégradation lente comprennent: le caoutchouc, le cuir, le bois et le

plastique. Empiriquement, la formule C68H111O50N peut décrire les déchets rapidement

décomposables, tandis que la formule C20H29O9N peut être utilisée pour les déchets lentement

biodégradables.

32428

324

8

324

4

324dNHCO

dcbaCH

dcbaOH

dcbaNOHC dcba


_____________________________________________________________________________

Figure 7.12 Modèle triangulaire de production de biogaz

Rapidement biodégradable Lentement biodégradable

(5 ans) (15 ans)


_____________________________________________________________________________

Figure 7.13 Courbes de production totale cumulative ou par taux annuels


_____________________________________________________________________________

Méthodes de captage des gaz

Il existe deux méthodes pour le contrôle et le captage des gaz: 1) le contrôle passif (sans

apport d’énergie) et 2) le contrôle actif (avec apport d'énergie).

Contrôle passif: puits d’extraction par l’installation des tubes perforés en PVC de diamètre entre

10 et 15cm et des hauteurs allant jusqu’à 2/3 de l’hauteur totale du site. Une ceinture ou pipeline

fermée et non-perforée relié en surface les puits d’extraction verticaux. La densité recommandée

de puits d’extraction est de 1/5 m2.

Contrôle actif: le même système mais avec un système de pompage à vide qui extrait les gaz

collectés. Les paramètres qui influencent cette méthode sont: le nombre et la capacité des

pompes, la densité/m2 de puits d’extraction, la perte de charge dans le système de collection, la

pression des gaz due à l’hausse de température (50oC et plus).

Figure 7.14 Systèmes de collecte de biogaz

Les gaz sont captés pour plusieurs raisons:

1) pour réduire les émissions de gaz toxiques dans l'atmosphère,

2) pour réduire la migration de gaz dans le sous-sol,

3) pour diminuer les odeurs,

4) pour faciliter la valorisation de l'énergie à partir des gaz.

A-C : systèmes passifs

A B

C


_____________________________________________________________________________

c) Gestion des eaux de lixiviation

Balance de masse d'eau et production des eaux de lixiviation

Le volume de lixiviat produit dans un SE peut être estimé en utilisant une balance de

masse d'eau. L'addition des eaux rentrant, moins les eaux utilisées lors de réactions chimiques ou

perdues par l'évaporation constitue l'eau disponible pour le mouillage des déchets. La différence

entre l'eau disponible et la capacité de rétention d'eau des déchets constitue le volume d'eau de

lixiviation. La production des eaux de lixiviation dépend fortement du degré de précipitation

pluviale de la zone et donc, si l'on fait le calcul pour la période d'opération ou la période après

fermeture. Les méthodes de calcul varient entre elles. L'EPA a mis en disponibilité le modèle

informatisé HELP (Schroeder et coll. 1991).

Un estimé du volume d'opération est requis pour le dimensionnement du système de

collection des eaux de lixiviation (Ø, distance entre pipelines), du réservoir ou des unités de

traitement des eaux de lixiviation. Un estimé du volume des eaux de lixiviation après clôture est

nécessaire pour déterminer les coûts d'entretien à long terme du système. La production des eaux

de lixiviation est très élevée pendant l'opération et il est réduit graduellement après l’installation

de la couverture. Généralement, le bilan hydrique prend la formé tel que présenté à la figure 7.4 ci

bas.

A

B

C

A-D Systèmes d’extraction active

A&B) Réseaux des collecteurs de surface

C) Réseaux vertical des puits

D) Puits d’extraction typique

D


_____________________________________________________________________________

Figure 7.14 Bilan Hydrique dans une LSE

Le système de captage des eaux de lixiviation

Il existe plusieurs systèmes de collecte des eaux de lixiviation. Les plus courants sont des

couches de drainage gravitaire à la base du SE ou des réseaux de conduits installés aussi à la base

du SE ou des combinaisons des deux types. Un autre système consiste en pipelines perforés et

placés semi-verticalement dans les déchets. Ce système est surtout utilisé lorsqu’il s'agit d'un site

existant sans collecte de lixiviat ou quand il existe de la difficulté à réaliser des excavations.

Le bilan de masse d'eau se décrit comme suit:

Estimé avant fermeture: Estimé de pré-clôture:

PE = P - R - ET L = P - R - ET - SD - S

L = PE - SD

L = volume du lixiviat,

P = volume de précipitation

R = volume de ruissellement

SD = capacité de rétention d’humidité du sol dépôt journalier et des déchets

ET = évapotranspiration

S = capacité de rétention de la couche de recouvrement final

Au départ toutes les unités sont en mm/année, ensuite l’on multiplie par la surface effective

d’enfouissement pour avoir le volume de lixiviat produit par année.


_____________________________________________________________________________

Les pipelines sont généralement placés dans des fossés remblayés de gravier. Les eaux de

lixiviation sont recueillies par flux gravitationnel (pentes moyenne de 2%) ou par élévation

(contremarche) sur pente. Ce système est utilisé dans des sites peu profonds ou ayant une couche

imperméable à la base. Le collecteur principal transporte les lixiviats concentrés par l'un des

cotés. Le nombre de collecteurs doit être limité afin d’éviter des pénétrations sur les membranes

ou couches d’argile.

Méthode par écoulement en conduites

- Méthode simplifiée

En prenant 2 conduits horizontaux (à une pente 0%), rectangulaires, de profondeur h,

éloignés d'une distance L et en admettant qu'ils sont soumis à un taux d'infiltration uniforme q.

Le flux se divise en moitiés selon l'équation suivante:

hmax

Couche impermeable

q

couche drainante

L

x

Q qL

2 ....(1)

La moitié du liquide est donc collecté par chaque drain. En utilisant la loi de Darcy, le

débit peut être calculé par unité de longueur (distance entre les conduits):

Q khmax

12 Lhmax k

2hmax

2

L .....(2)

Le système de captage des eaux de lixiviation comporte trois éléments:

1. le réseau de couches de drainage et/ou pipelines pour la cueillette des liquides,

2. le système de pompage, d’élévation et d'évacuation des lixiviats et

3. le lieu de stockage des lixiviats.


_____________________________________________________________________________

où la quantité de fluide est proportionnelle à la perméabilité hydraulique (k) du matériel drainant,

au gradient hydraulique et à la surface transversale dans le sens de l'écoulement.

En remplaçant (1) en (2):

qL

2 k

2hmax

2

L

L2

4khmax

2

q

L 2hmax

k

q

D'où l'espace requis entre les conduits (L) peut être calculé pour maintenir une tête d'eau

donnée.

- Pour accommoder l'effet de pentes on utilise l'équation suivante:

hmax

Couche impermeable

q

couche drainante

L

x

hmax

L 2hmax

ctan2

c

1

tan

c

tan2 c

c q

k


_____________________________________________________________________________

La méthode par élévation sur pente est utilisée lorsqu'il s'agit des SE profonds (> 20m) et

plus souvent pour ceux qui ont une couche synthétique. Un tel système (chambre ou réservoir)

est installé à la fin des conduits de lixiviat et il élimine ainsi la nécessité d'avoir plusieurs

collecteurs. Par contre, ce type de système est plus difficile à construire et il est plus coûteux, à

cause du nombre et sorte de pompes nécessaires. De plus, l'entretien des pompes est difficile.

Causes probables du mal fonctionnement ou de la rupture du système:

- Rupture de conduits due au colmatage causé par le transport de matériaux fins, par la

reproduction biologique ou par la précipitation des substances chimiques.

- Rupture de conduits due aux facteurs de résistance du matériau au poids ou lorsque les

contraintes à l'intérieur du SE sont mal calculées.

- Erreurs lors du dimensionnement; par exemple, le flux du lixiviat dans les conduits doit

être très faible (0.5 - 1.0 cm3/min). Par contre s'il est mal dimensionné, le flux peut

atteindre des vitesses qui brisent les joints et les conduits.

- Rupture de conduits due au tassement différentiel

Les avantages du système gravitationnel sont:

1. il est moins coûteux lorsque la décharge au système des égouts est souhâité,

2. son coût opérationnel est moindre,

3. il requiert peu d'entretien

4. il peut fonctionner plus longtemps comparé aux autres systèmes.

Les désavantages sont:

1. les risques de fuites, ce qui est plus élevé pour les SE avec des geomembranes

2. la difficulté de détection des fuites à travers la membrane.


_____________________________________________________________________________

d) Caractéristiques de lixiviat et options de gestion

EXEMPLE


_____________________________________________________________________________

Extrait du règlement sur les déchets solides

‘Les lixiviats collectés par tout système de captage dont est pourvu un site d'enfouissement

technique ne peuvent être rejetés dans l'environnement que s'ils respectent les valeurs limites

suivantes:

Paramètres Paramètres

aluminium total (Al) : 5 mg/l;

cadmium total (Cd) : 0,1 mg/l;

chrome total (Cr) : 1 mg/l;

cuivre total (Cu) : 1 mg/l;

fer total (Fe) : 10 mg/l;

mercure total (Hg) : 0,05 mg/l;

nickel total (Ni) : l mg/l;

plomb total (Pb) : 0,1 mg/l;

zinc total (Zn) : 1 mg/l.

baryum total (Ba) : 5 mg/1;

bore total (B) : 50 mg/l;

pH: supérieur à 6,0 mais inférieur à 9,5;

demande chimique en oxygène (DCO) : 500 mg/l;

demande biochimique en oxygène sur 5 jours (DBOs) : 50 mg/l;

azote ammoniacal (exprimé en N) : 30 mg/l; cyanures totaux

(exprimé en CN-) : 0,2 mg/l;

sulfures totaux (exprimé en S-2) : 1 mg/l;

solides en suspension totaux (SES) : 50 mg/l;

coliformes fécaux: 400/100 ml;

coliformes totaux: 2400/100 ml;

composés phénoliques : 0,05 mg/l;

Pour l'application du présent article, il est assimilé à un rejet dans l'environnement tout rejet de

lixiviats effectué dans un système d'égout dont les eaux usées ne sont pas acheminées vers une

station municipale d'épuration établie et exploitée en conformité aux exigences fixées par le

gouvernement dans le cadre du Programme d'assainissement des eaux du Québec’.

Exemple de traitement des eaux de lixiviation site d’enfouissement Bestan en Estrie

construit par la compagnie Laidlaw.

Options de gestion :

1. Envoi à l’usine d’épuration municipale

2. Récirculation des lixiviats sur le site

3. Traitement sur le site

Une analyse technico-économique a choisi la troisième option c’est-à-dire la construction d’un

système de traitement sur le site. Donc, la filière de traitement est composé par :

-Étang de captage et d’égalisation; 6000 m3.

-Filtres Médiaflex; 2 filtres biologiques; 500 m2

et 2 filtres physico-chimiques; 288 m2

-Étang aéré, 3600 m3, puissance d’aération 40hp

-Étang de polissage; 400 m3

-Poste de désinfection au peroxyde d’hydrogène.


_____________________________________________________________________________


_____________________________________________________________________________


_____________________________________________________________________________


_____________________________________________________________________________

e) Contrôle des eaux superficielles (ruissellement)

Tranchées de collection

Les types les plus connus sont les conduits par écoulement libre (open channel flow). Des

tranchées de forme trapézoïdale ou triangulaire sont excavées tout autour du SE. D'autres

tranchées secondaires peuvent aussi être utilisées. L'écoulement des lixiviats dans les tranchées

doit être minimisé pour éviter l'érosion (max. 10% de pente). L'équation de Manning est utilisée

pour le dimensionnement des tranchées:

V 1.486

nr

2

3 .s

1

2

Q 1.486

nAr

2

3s

1

2

V = vélocité moyenne (pied/sec),

r = rayon hydraulique moyen (égal à A/P - surface de la coupe transversale divisée par

le périmètre humide),

S = pente de la ligne d'énergie (pente de la tranchée si < 10%),

n = coefficient de rugosité.

Q est estimé à partir des données obtenues pour le bilan de masse d'eau présenté dans la section

sur la production de lixiviat. Quelques valeurs typiques pour la rugosité sont montrées ci-bas:

Coefficient de rugosité de Manning

Matériel n

Sol lâche 0.018

Gravier compacté 0.023

Canal naturel 0.025

Argile 0.012 - 0.014

Les valeurs typiques de v sont entre 4 et 5 pied/sec pour l'argile et entre 1.5 - 2.5 pied/sec pour le

sable. (x 0.3048 m/sec)


_____________________________________________________________________________

f) Stabilité des pentes des couches imperméables (cas des argiles)

Les ruptures sont causées par des charges excessives (manque de résistance aux

contraintes de cisaillement) ou par un tassement différentiel excessif. Une bonne étude sur la

stabilité des pentes nécessite la combinaison d'une analyse théorique et d'expériences sur le

terrain.

Figure 7.15 Schéma des forces de friction dans un LES lors de rupture

R

Wi

Force de friction

cercle de glissade

B

W2

O

lambeau glissant

Facteur de sécurité:

FS

Forces

resistance

Forces

effectives

Typiquement, il existe trois formes de rupture des pentes:

1) rupture de la paroi interne,

2) rupture de la membrane synthétique dans les pentes,

3) rupture dans les fondations du SE, qui causent la rupture dans les pentes.

En admettant que toutes les forces sont connues

FS = 1 indiquerait un glissement imminent,

FS < 1 indiquerait que la pente est instable, et

FS > 1 indiquerait que la pente est théoriquement stable.


_____________________________________________________________________________

C'est-à-dire que pour la figure montrée ci-haut, le facteur de sécurité est défini comme

étant le facteur par lequel la force de cisaillement est réduite au point de maintenir l'équilibre tout

au long d'une surface de glissement, et d'admettre que ce facteur demeure constant tout au long de

cette surface.

L'analyse typique actuelle du problème consiste à formuler l'une des hypothèses suivantes:

1) pente infinie,

2) lambeau glissant

3) cercle de glissement.

La représentation graphique de chaque hypothèse est montrée ci-haut. Par la méthode

simple de pente infinie, les équations suivantes sont valides:

FStan

tan.... sols non cohésifs (exemple: sable compacté).

FS b tan'

t tan..... sols non cohésifs avec fraction saturée.

Ø' = angle de friction effectif; b , t , poids en eau du volume de solide submergé.

Par la méthode de pente infinie, le FS pour des sols cohésifs est donné par l'équation

suivante:

FSc' bH cos2 tan'

t sin cos

H = hauteur verticale de la languette (ou lambeau), ' c

'

'tan

'

(selon l'équation du cercle de Mohr).

À partir des observations de terrain, les pentes suivantes ont été trouvées stables:

Déchets municipaux: de 3H:1V à 4H:1V

Déchets en forme semi-liquide (boues et vases - avec plus de 40% solides): 8H:1V

Cendres volantes - boues traitées: de 7H:1V à 6H:1V


_____________________________________________________________________________

7.1.3 Surveillance de la contamination des eaux souterraines par les activités

7d’enfouissement

Figure 7. 16 Contamination des eaux et sols par les activités du LES


_____________________________________________________________________________

7.1.3 b) Mécanismes de transport

Il est possible de décrire la migration des espèces chimiques contenues dans les eaux

souterraines à l’aide des processus qui suivent:

Advection : migration des particules résultant de l’écoulement, mouvement induit par un

gradient hydraulique

dz

dh, déplacement en forme de piston le long des lignes de

l’écoulement, avec moyennevv dz

dh

n

K

nA

Qv Flux Darcien – Loi de Darcy

où

Q : débit volumétrique [L³/T]

A : aire d’écoulement [L²]

dz

dh: gradient hydraulique [L/L]

n : porosité

Dans le cas d’un milieu poreux et à partir d’essais sur des colonnes de sable. On notera que le

flux n’est pas égal à la vitesse moyenne d’écoulement du fluide qui prend en compte la porosité:

Dispersion mécanique : mélange hydraulique causée par un gradient (variation) de la

vitesse à l’échelle des pores. Différence entre le flux d'un fluide dû à sa vitesse réelle (à

l'échelle microscopique) et le flux dû à sa vitesse moyenne (à l'échelle macroscopique) :

dzdv

dzdCnDJ mDp

Flux Dispersif - 1er

Loi de Fick

correspondant à

TL

M

tempsunitaireaire

solutémasse2)()_(

_

où ijmD est le coefficient de dispersion mécanique donnée dans le cadre global d’un écoulement

en trois dimensions. Le coefficient de dispersion mécanique peut être exprimé en fonction de la

vitesse de pores selon :

vDm .

où est la dispersivité du milieu.

L = dispersivité longitudinal (1-10 m)

H = dispersivité horizontale (0.1 - 1 m)

H = dispersivité transversale (0.01 – 0.001 m)

À l’échelle microscopique, la vitesse varie d’un pore à un autre :

le profil varie dans un pore (écoulement de type poiseuille par exemple, avec profil des

vitesses parabolique)


_____________________________________________________________________________

la vitesse augmente avec la dimension du pore (d’où le phénomène des écoulements

préférentiels)

la connectivité des pores produit des lignes tortueuses

Il existe ainsi une dispersion longitudinale, causée par les deux premiers facteurs, et une

dispersion transversale, liée au troisième.

Diffusion moléculaire : transport induit par des gradients de concentration

dz

dC

dzdCnDJ dDf

Flux Diffusif - 2ième Loi de Fick

Correspondant à

TL

M

tempsunitaireaire

solutémasse2)()_(

_

où 0DDd avec 0.10

dD est le coefficient de diffusion moléculaire effectif dans un milieu poreux ; il représente

le produit du coefficient de diffusion dans un liquide par la tortuosité du milieu.

0DDd avec 0.10

Le coefficient de diffusion moléculaire (Do) d’une substance dans l’eau est connu pour la plupart

des contaminants solubles dans l’eau. Le Tableau 7.14 donne les coefficients de diffusion dans

l’eau de certains ions (Domenico et Schwartz, 1990). Il est à noter que ce coefficient dépend:

de la nature de l’ion diffusant

de la force ionique de la solution

de la température (ce paramètre est d’ailleurs le plus important).

Dans le cas des solutions liquides :

Kemper a proposé en 1986 la formule suivante pour prendre en compte les effets de la

température sur les coefficients de diffusion :

T

TTDTD

eau

eau

00

où T est la température pour laquelle le calcul est effectué

0T est la température pour laquelle la valeur du coefficient D est connue

est la viscosité cinématique de l’eau


_____________________________________________________________________________

Par exemple : si la température de l’eau descend à 5 degrés, ces valeurs présentés au tableau 7.14

sont réduites de moitié.

Dans le cas de solutions gazeuses:

eDD RT

PM

oT

DT = coefficient de diffusion à la température T (oK)

Do = coefficient de diffusion à 25oC et 1 atm

R = constante universel de gaz

T = température (oK)

Tableau 7.14 Coefficients de diffusion moléculaire pour plusieurs éléments

Ion OH- Cl

- Br

- H

+ Na+ Fe

3+ Cu

2+ Zn

2+ Pb

2+

D0 (10-6

cm2/s) 52.7 20.3 20.1 93.1 13.3 7.19 7.14 7.03 9.45

La tortuosité permet de tenir compte de la difficulté supplémentaire liée au contournement des

grains des sédiments ou des sols. Telle que formulée par Bear ci-dessus, la tortuosité est définie

par :

1

2

eL

L Les valeurs typiques de varient entre 0.56 et 0.8.

où L est la longueur de la trajectoire directe

Le est la longueur de la trajectoire du fluide

Certaines références utilisent une autre définition pour ce paramètre (Domenico et Schwartz) :

4.11 ** L

Le (8)


_____________________________________________________________________________

Figure 7.17 Détermination du régime d’écoulement

Numéro de Peclet


_____________________________________________________________________________

c) Cas classiques et solutions analytiques

Diffusion seule – source ponctuelle constante

La diffusion est le phénomène de transport prépondérant dans le cas des faibles vitesses.

L’équation qui régit ce type de transport est l’équation de Fick :

2

2

z

CD

t

Cd

(9)

où C (z, t) = Concentration de l’espèce étudiée

z = distance horizontale de la source

t = temps

Dans un modèle simple, on peut considérer l’existence de conditions limites du premier type, i.e.

une concentration constante. La solution de l’équation précédente est alors :


_____________________________________________________________________________

tD

zerfcCtzC

d2, 0

où C est la concentration de l’espèce étudiée (à la distance ou profondeur z et

au temps t)

C0 est la concentration constante non nulle présente à la source

Fonction Erreur

x

u

duuxerf e2

2

erf (-x) = -erf (x), erf (0) = 0, erf () =1

Cette fonction peut être estimée par les formules suivantes :

...

!37!25!132)(

753

xxxxxerf

...2

531

2

31

2

111)(

)2()2(322

2

xxxex

xxerf

Fonction d’erreur complémentaire

u

duuxerfc e2

2

, erfc(x) = 1 – erf (x), erfc (0) = 1, erfc () = 0


_____________________________________________________________________________


_____________________________________________________________________________

Advection - Dispersion

Dans la pratique, on suppose l’additivé de la dispersion mécanique et de la diffusion moléculaire :

on parle alors de dispersion hydrodynamique et on peut calculer un flux de dispersion

hydrodynamique égal à la somme des deux flux:

z

CDDJJJ mdmd

md DDD est le coefficient de dispersion hydrodynamique, appelé coefficient de

diffusion apparent ou effectif.

En remplaçant chaque terme et pour une porosité constante et un fluide incompressible, on peut

simplifier l’équation pour la dimension horizontale selon :

nG

zCD

zzCv

tC

où

G = est le taux de production/élimination

D = Coefficient de dispersion hydrodynamique effectif

Équation advection- dispersion avec rétention

t

C

n

K

x

Cv

x

CD

t

C d

2

2

ou x

Cv

x

CD

t

C

''

2

2

(12)

D = coefficient de dispersion hydrodynamique et D’ = D/R

v = q/ = vitesse moyenne darcienne de l’eau

Kv d

Rn

RV 1 = équation de retardement = densité, n = porosité

vR = vitesse du front retardé (à C/Co = 0.5)

R = Facteur de retardement, représente le taux de transport relatif d’un soluté non réactif par

rapport à celui d’un soluté absorbable. Pou un soluté non réactif, R = 1.


_____________________________________________________________________________

a) Solution pour le cas d’une source ponctuelle instantanée:

tD

tvx

tDba

MtxC

'4

)'(exp

'4

1,

2

(14)

M = La masse de contaminant déversé [M]

a et b = longueur et largeur de la surface contaminée [L]

= teneur en eau volumique [L3/L

3]

D’= D/R (m2/d) [L2/T]

v’= v/R vitesse réelle du fluide (m/d) [L/T]

R= Facteur de retard

Dans le cas d’un sol saturé :

tDtD

MtxCtvx

'4exp

'4

',)'(

2

M’= M/a.b = masse/unité de surface (M/L2)

Dans le cas d’un contaminant qui se dégrade

etvx tk

tDtD

MtxC''

2

*'4

exp'4

',)'(

b) Solution pour le cas d’une source en continu:

tD

tvxerfc

D

xv

tD

tvxerfc

CtxC o

'2

'

'

'exp

'2

'

2,

(15)

Généralement, le deuxième terme est négligeable par rapport au premier et plusieurs auteurs

suggèrent l’enlèvement de celui-ci.


_____________________________________________________________________________

Co = concentration de la source de contamination

D’ = D/R (m2/d) [L

2/T]

v’ = v/R vitesse réelle du fluide (m/d) [L/T]

R = Facteur de retard

7.2 L'incinération (méthode thermique d'élimination des déchets solides)

L'incinération est un procédé de réduction des déchets par le biais d'une oxydation à haute

température. L'incinération n'élimine rien, elle transforme la matière d'une manière extrêmement

radicale et rapide. Les substances contenues dans les déchets se décomposent et se recombinent

entre elles sous l'effet de la chaleur. Cette combustion entraîne des centaines de réactions

chimiques simultanées qui transforment en quelques secondes les déchets en résidus solides et

gazeux. Par conséquent, un des premiers avantages de l'incinération est de réduire le volume des

déchets ultimement à traiter. En effet, la combustion des déchets génère des résidus solides

(mâchefers, cendres) qui ne comptent que pour 25 à 30 % du poids initial des déchets incinérés.

En terme de volume, ces résidus n'occupent que 10 % environ du volume initial des déchets. Par

ailleurs, l'incinération permet de récupérer d'importantes quantités d'énergie. Enfin, l'expérience

de plusieurs pays européens démontre la possibilité de valoriser les mâchefers, ce qui constitue

potentiellement une amélioration de la «performance» globale du procédé en regard de sa

réduction de déchet.

L'incinération présente toutefois certains risques et inconvénients auxquels il faut pallier.

En effet, les résidus gazeux et solides contiennent certains produits dangereux qui doivent être

neutralisés ou récupérés. À cet égard, des normes de plus en plus strictes visant à protéger la

santé humaine et la qualité de l'environnement ont été promulguées par tous les gouvernements

depuis quelques décennies.

Tableau 7.7 Classement des pays industrialisés suivant la proportion d'ordures ménagères

incinérées (ou autre traitement ou valorisations thermiques)(1)

Taux d'incinération inférieur à 20%:

Europe de l'Est, Irlande (aucune usine d'incinération), Portugal (aucune usine), Grèce (une seule

usine), Espagne (5%, dix usines), Canada (4%)(2), États-Unis (8%)(3), Royaume Uni (8 à 10%),

40 usines), Autriche (16%, 3 usines).

Taux proche de 20 à 25%:

Norvège (23%, 50 usines), Italie (24%, 96 usines)

Taux de 30 % à 40%:

Belgique, Pays-Bas (35%, 51 usines), Allemagne fédérale (35%, 50 usines), France (37%, 39

usines).

Taux supérieur à 50%:

Suède (55%, 25 usines), Danemark (70%, 42 usines), Japon (72%), Suisse (plus de 80%, 39

usines)

(1) Les autres traitements ou valorisations thermiques incluent notamment la pyrolyse et la fabrication de


_____________________________________________________________________________

combustibles dérivés des déchets (Refuse-derived-fuels).

(2) Le Québec quant à lui compte 3 incinérateurs.

(3) Ce taux est une moyenne nationale. Certains États ont des taux sensiblement plus élevés, notamment: Connecticut, 66%; Maine, 37%; Massachusetts, 31%; Floride, 25%; Delaware, 24%; District of Columbia, 23%; (Biocycle, avril 1989, pp. 34-39).

7.2.1 Le déchet comme combustible

La combustion des déchets est possible en raison de la nature «organique» de ses

composantes. On peut en effet décomposer le processus d'incinération des ordures en la

combustion d'une foule de composantes élémentaires (matière organique générale, hydrocarbures

et dérivés tels les plastiques). L'intérêt de procéder à l'incinération réside donc dans la

combustibilité du déchet, donc de sa capacité à brûler et à soutenir la combustion et

préférablement, à générer suffisamment d'énergie pour servir de source énergétique intéressante.

On peut caractériser le déchet de différentes façons, soit en catégories générales de

matières ou encore en composés et éléments chimiques de base (analyse élémentaire). Le déchet

est constitué en majeure partie de carbone, d'hydrogène et d'oxygène (dans un faible mesure); ces

constituants déterminent d'une certaine façon les caractéristiques thermiques du déchet.

D'une façon plus générale, on peut aussi catégoriser le déchet en trois grandes

composantes:

• les matières combustibles

• les matières inertes

• l'eau (humidité)

La partie combustible est en majorité composée de produits «cellulosiques» tels le papier,

le bois et les végétaux. On doit aussi y ajouter les matières plastiques qui sont d'un apport

énergétique important. On détermine la teneur en matière combustible par une mesure de la perte

au feu d'un échantillon sec (500°C pendant 4 heures).

Selon diverses sources, les proportions de ces catégories sont les suivantes:

- La part combustible varie en poids de 30 à 60% dans les déchets domestiques.

- L'eau est présente de façon très variable dans les déchets selon leur origine et aussi la

saison, avec des teneurs pouvant passer de 15 à 40%.

- L'eau quant à elle joue un rôle négatif dans la combustion, car elle ne dégage pas

d'énergie, mais en absorbe par sa vaporisation (voir texte plus loin pour la définition du

pouvoir calorifique).

- Les inertes sont constitués de matières minérales et de métaux contenus dans les déchets,

leur proportion est le plus souvent entre 20 et 30%.

Ces plages sont très variables et dépendent des lieux d'origine du déchet, la composition

générale des déchets étant très représentative d'une «société». Ainsi, selon des sources


_____________________________________________________________________________

américaines récentes pour des déchets «moyens», la part combustible serait de l'ordre de 52%

alors que l'humidité et les inertes contribueraient respectivement pour 26% et 27% en poids.

Cette composition typique conduit à un pouvoir calorifique supérieur de 21 000 KJ/Kg sur base

sèche excluant les inertes.

La combustion de la cellulose, donc de la plus grande partie combustible du déchet est

représentée par l'équation chimique suivante (en présence d'oxygène):

C6H10O5 + 6 O2 = 6 CO2 + 5 H2O + énergie

La combustion ne se fait pas en présence d'oxygène pur, mais bien en présence d'air. L'air

est constitué en volume à l'état sec de 20,8% d'oxygène (O2) et de 79,2% d'azote (N2), sans

compter les traces d'autres gaz. En masse, toujours à l'état sec, l'oxygène dans l'air compte pour

23,09% et l'azote pur 76,9%. Donc le rapport de l'air à l'oxygène est de 100 ÷ 23,09, soit 4,32.

Dans le cas idéal (combustion parfaite), on devra donc amener une quantité d'air suffisante

au combustible pour lui fournir l'oxygène requis à la combustion complète (conditions

stoechiométriques).

Compte tenu de ce qui précède, on arrive à trouver, par calcul, qu'il faut 5,12 Kg d'air dans

des conditions idéales pour brûler 1 Kg de cellulose.

7.2.3 L'excès d'air

Le volume d'air (Va) ou volume d'air théorique n'est pas suffisant en pratique pour assurer

la combustion complète d'un combustible et en particulier des déchets, vu leur particularité

physique et leur nature très hétérogène. C'est pourquoi il faut augmenter la quantité d'air amenée

par rapport à l'air théorique requis et parler alors «d'excès d'air».

L'excès d'air s'exprime en pourcentage et se définit comme le ratio de l'air en surplus sur la

quantité d'air théorique requise, soit:

e % (excès d'air) = Va «réel» - Va

Va x 100

En plus d'assurer la combustion complète, l'excès d'air a pour effet direct d'abaisser la

température des gaz de combustion; par conséquent, c'est un paramètre important dans le contrôle

du procédé. C'est ici qu'il faut faire jouer la nature spéciale des déchets en regard des cendres et

mâchefers. Ces résidus ont en effet tendance à ramollir et fondre entre 1000°C et 1150°C.

La température des gaz et partant, l'excès d'air, a donc un effet déterminant sur

l'encrassement excessif des tubes de chaudière. Il faut remarquer aussi que plus un déchet

possède un pouvoir calorifique élevé, plus l'excès d'air requis sera important pour maintenir la

température des gaz au même niveau.

L'excès d'air se mesure par la teneur en CO2 ou en O2 dans les gaz de combustion. Dans

les installations courantes, l'excès d'air est de l'ordre de 70 à 100%.


_____________________________________________________________________________

Donc, du fait que le déchet n'est pas constitué que de «cellulose» mais qu'il contient de

nombreux autres composés organiques plus complexes, de même que des minéraux et de

l'humidité, sa combustion en présence d'air en excès tend à ne pas être «parfaite» et conduire à la

production des composés suivants:

CO2 / CO / O2 / H2O / NOx / SOx / et autres, de même que des poussières «volantes» et

«mâchefers».

Dans les conditions usuelles et avec les déchets domestiques rencontrés à l'heure actuelle,

les principaux constituants ci-haut se retrouvent dans les proportions variables suivantes (en

volume sauf indiqué):

• azote (N2) : 65 à 75% (en masse)

• gaz carbonique (CO2) : 6 à 14%

• oxygène (O2) : 6 à 14%

• vapeur d'eau (H2O) : 5 à 15%

7.2.4 Le pouvoir calorifique

Le pouvoir calorifique se définit comme la quantité d'énergie que dégage la combustion

d'une unité de masse d'un combustible. Elle s'exprime en Joule par Kg dans le système

international d'unité. Plusieurs «définitions» du pouvoir calorifique existent selon les bases de

calcul choisies.

Ces relations peuvent s'exprimer de façon similaire pour les autres composantes

élémentaires d'un combustible, ce qui nous conduit à une relation générale donnant le volume

d'air théorique en fonction de la teneur en pourcentage des composantes élémentaires principales

(C, H, O, S), soit:

Va (volume d'air) = 0,0895 C + 0,2685 H + 0,0335 S - 0,0335 O

exprimé en Nm3

Kg déchet mètre cube normal

où C, H, S et O représentent la fraction massique de ces constituants dans le déchet, en

pourcentage. (Le signe - pour le terme d'oxygène tient compte de l'apport direct d'oxygène de la

part du combustible et vient donc réduire le besoin en air comburant).

On distingue de plus, les notions de pouvoir calorifique supérieur (PCS) et inférieur (PCI).

La différence entre les deux réside dans le fait que l'on considère ou non la chaleur latente de

vaporisation, emmagasinée dans la vapeur d'eau contenue dans les gaz de combustion. Le PCS a

donc une valeur plus grande parce qu'il inclut cette énergie. Le PCI lui, assume que cette vapeur

n'est pas condensée en pratique et que cette énergie n'est pas récupérable. Ces deux mesures sont

reliées à l'efficacité des ensembles fours-chaudières et s'appuient sur un bilan thermique complet

de l'ensemble. Sur la base du PCS, le rendement énergétique d'un ensemble four-chaudière

pourra varier de 50 à 70%, tandis que sur la base du PCI le rendement variera de 60 à 80%. Les


_____________________________________________________________________________

PCI des déchets domestiques varient de 8000 KJ/Kg à 10500 KJ/Kg. Les PCI des déchets des

pays industrialisés sont en général plus élevés à cause de la forte teneur en plastique de ceux-ci.

De plus, l'expérience des années récentes et l'analyse prospective permet d'estimer que le

PCI des déchets continuera d'augmenter d'environ 10% dans les prochains dix ans, à la fois par

l'apport soutenu des plastiques et par l'épuration des déchets et le retrait des matières «humides»

ou des non-combustibles sous l'impulsion des efforts de recyclage.

7.2.4 Le pré-traitement du déchet: CDDM

Les descriptions qui précèdent quant à la caractérisation des déchets bruts et quant aux

principes et paramètres entourant la combustion, conduisent à la notion de pré-traitement des

déchets de manière à «rehausser» leur qualité en tant que combustible.

Le déchet n'est pas un combustible parfait. Or, l'hétérogénéité des déchets empêche, a

priori, la bonne combustion et rend plus difficile le contrôle des paramètres environnementaux.

D'où l'intérêt du pré-traitement des déchets afin d'en retirer certains éléments indésirables à

l'incinération, telles les substances incombustibles comme le métal ou le verre, ou les déchets

domestiques dangereux et certains plastiques susceptibles de générer des polluants

atmosphériques.

Le tri à la source par les citoyens constitue en lui-même une forme de pré-traitement, dans

la mesure où il permet de retirer des déchets les matières recyclables ou encore dangereuses du

point de vue de leur composition. Par ailleurs, on peut choisir d'intégrer au sein du processus

d'incinération une certaine forme de tri plus ou moins mécanisé, de façon à atteindre le même

objectif. Souvent dans ce cas, on choisira par surcroît de retirer une certaine part de matières

organiques que l'on destinera au compostage.

La volonté d'utiliser un combustible de remplacement pour le charbon a conduit au

développement du combustible dérivé des déchets municipaux (CDDM)5 qui est ni plus ni moins

un déchet épuré, utilisable dans les équipements de combustion existant dans certaines usines.

Cette approche permet de créer un combustible nouveau, qui possède un pouvoir

calorifique accru. De plus, ce nouveau combustible est entreposable, ce qui permet une grande

flexibilité d'utilisation quand on pense à l'utilisation en période de pointe. Concrètement, la

production d'un CDDM est une technique indépendante de l'incinération, qui peut être est couplée

habituellement à une opération de tri des matières recyclables et aussi à une opération de

compostage.

En effet, outre la décomposition anaérobique en site d'enfouissement, la matière organique

peut emprunter indifféremment au moins deux filières de valorisation, soit le compostage ou

l'incinération. Cette particularité permet une grande flexibilité d'exploitation en privilégiant l'une

ou l'autre voie selon le marché, la demande ou les objectifs du moment.

*

Lorsque l’on prend des données d’une autre ville, il faut tenir compte des ressemblances ainsi que des divergences et tendances de consommation. 5 Traduit de l'américain "Refused Derived Fuel" ou RDF.


_____________________________________________________________________________

Cette forme particulièrement évoluée de pré-traitement nous éloigne de l'incinération

traditionnelle, où l'on cherche plutôt à adapter les équipements et les conditions de combustion

aux déchets à traiter.

Dans le reste du document, il sera question de l'incinération de déchets en «vrac», selon

l'approche technique la plus commune. Les éléments généraux discutés en rapport avec la

combustion sont toutefois applicables.

7.2.5 Types d’incinérateurs

Le déchet est très hétérogène à la fois en composition comme en granulométrie; de ce fait,

il crée une problématique particulière lorsqu'il s'agit d'en faire l'incinération de manière contrôlée.

Plusieurs techniques ont été utilisées pour obtenir ces résultats, on trouve donc une foule

de designs d'incinérateurs qui permettent une bonne combustion. On peut toutefois les classer

dans les grandes catégories suivantes:

• fours rotatifs

• fours à «grilles» mobiles

• fours à lit fluidisé

Les fours rotatifs, sont constitués d'un tambour dans lequel sont introduits les déchets et

où ils brûlent tout en progressant vers la sortie (plus basse) sous l'action rotative du four. Cette

rotation favorise le contact «air» combustible par le culbutage incessant des déchets. Ce type de

four convient mieux aux déchets à fort PCI et est généralement réservé aux applications à faible

débit. Ces systèmes entraînent des difficultés particulières d'étanchéité pour le joint four-

chaudière qui doit subir la rotation. Ce système est encore peu répandu pour les déchets

domestiques, bien que quelques installations aient été réalisées récemment aux États-Unis.

Les fours à lit fluidisé, quant à eux, se caractérisent par un brûlage en suspension.

L'incinérateur à lit fluidisé typique consiste en une enceinte garnie de réfractaire, divisée en trois

compartiments superposés. Le compartiment du bas sert de plénum à l'air chaud insufflé; le

second compartiment contient des agrégats, sable et gravier, qui seront maintenus en suspension

au moyen de l'air insufflé; le troisième compartiment sert de chambre de combustion; les

agrégats, chauffés à environ 800° et maintenus en suspension, entrent en contact avec les déchets

introduits par la partie supérieure.

Il existe un grand nombre de ces installations pour les déchets domestiques au Japon et en

Suède, alors que l'on n'en trouve que quelques exemples en Amérique. Cette technologie est

encore en plein développement et est promise à des utilisations intéressantes, même au-delà des

déchets domestiques.

Le type d'incinérateur le plus répandu est celui où la progression des déchets s'effectue sur

un plan incliné «mobile», composé d'une grille, d'une chaîne, d'un tambour ou encore de barreaux

qui favorisent la combustion en effectuant un «brassage» des déchets, tout en permettant à l'air

comburant d'entrer en contact avec le déchet. Le schéma général d'une telle installation est

montré à la figure 7.4.


_____________________________________________________________________________

Figure 7.18 Schéma descriptif d’un incinérateur

Tableau 7.8 Données opérationnelles de l’incinérateur des Carrières

Capacité de l’usine

- Nominale: 300 t/jour par four

- Maximale réelle: 325 t/jour par four(1)

- Capacité réelle annuelle: 300 000 t/an

- Disponibilité réelle atteinte: 68%

- Nombre de fours: 4

- Nombre de fours opérant en moyenne: 3

Bilan de vapeur

- Vapeur annuelle produite (totale): 750 000 t

- Conditions de production: 250°C

- Utilisation interne: 1590 kPa

- Ventes annuelles (et fourniture à la ville même): 150 000 t

- Vapeur disponible non utilisé: 220 000 t- 280 000 t

- Ratio de production tvapeur / tdéchets: 2,5

Livraison de déchets et sortie des rejets

- Déchets: 6300 à 7000 t/semaine

900 à 1000 camions/semaine

- Cendres: 1560 à 1660 t/semaine(2)

(1)Opération limitée actuellement à 3 fours sur 4. (2) Expédition continue d’un camion à toutes les 90 minutes.


_____________________________________________________________________________

Dans un tel système on retrouvera invariablement:

• un dispositif d'alimentation des déchets

• un support de combustion qui combine la fonction d'avancement d'extraction des

mâchefers

• un dispositif d'extraction des mâchefers

Dans toutes les installations modernes, on retrouvera aussi une chambre de combustion

qui est couplée à une chaudière de récupération, En général celle-ci fera corps avec la chambre

de combustion. Une unité moderne de ce type comportera donc ces éléments de base en plus de

tous les accessoires, équipements et installations connexes requis au fonctionnement. Une telle

usine d'incinération ressemblera donc à celle montrée dans son ensemble à la figure 7.4.

Tableau 7.9 Source des principaux contaminants atmosphériques d’un incinérateur

Émission/effets Impacts Source

Particules Smog, Fog Matières inertes, cendres, dans le déchet

HCl Pluie acide Matières plastiques chlorées dans le

déchet (Ex: PVC)

SO2 Pluie acide Composés sulfurés dans le déchet

HF Gaz à effet de serre Composés de fluorocarbone dans le

déchet (certaines bombes aérosol) (1)

NOx Pluie acide Conversion chimique de l’air de

combustion avec l’azote présente aux

déchets

CO Gaz à effet de serre Combustion incomplète

Métaux lourds Gaz toxique, cendres Composés métalliques instables dans le

déchet (Ex: piles rechargeables)

Composés organiques

(dioxines et furannes)

Gaz toxique (cancérigène) Produits de combustion incomplète ou

produits présents dans le déchet

(1) Ces produits sont appelés à disparaître pour cet usage, suite au «Protocole de Montréal».


_____________________________________________________________________________

Combustion stoechiométrique

C6H10O5 + 6O2 = 6CO2 + 5H2O

Individuellement:

Pour le C: C+ O2 = CO2 32/12 =2.66 g d’oxygène/g C ou 32/12*(1/23.15)= 11.52g d’air/g C

Pour le H : 2H2 + O2 = 2H2O 32/4 = 8 O2 ou 32/4*(1/23.15)= 34.56g d’air/g H

Pour le S: S + O2 = SO2 32/32.1 = 0,99 O2 ou 32/32,1*(1/23.15) = 4,31g d’air/g S

Pour le N : N2 +2O2 = 2NO2 64/28=2,28 O2 ou 64/28*(1/23,15)=0.0987 g d’air/g N

Composition de l’air = O2 = 23.15% ; N2 = 76.85%


_____________________________________________________________________________

7.2.6. Surveillance de la contamination atmosphérique - modèles de dispersion

Pasquill-Gilford (1970) ont dérivé une équation qui modèle la concentration des polluants

atmosphériques sortant dans les gaz de cheminée et suivant la direction du vent prédominant.

Dans sa version simplifiée 2D, la concentration du contaminant à une distance x et au niveau du

sol est:

)(

2

1exp)(

2

1exp),0,,(

22

zy

Hy

v

QHyxC

zyv

où

C (x, y, 0, H) = concentration du polluant à distance x et au niveau du sol g/m3;

Q = débit d’émission de polluants dans le gaz à la sortie de cheminée (g/sec),

vv = vitesse moyenne du vent dans la direction x (m/sec),

H = hauteur corrigé de sortie de gaz de la cheminée (m).

y, z = coefficients des dispersion dans les directions y et z (m); équivalent aux déviations

standards dans les directions respectives pour une distribution Gaussienne de la dispersion et qui

sont fonction de x et des conditions météorologiques

Hauteur effective de la fumée avant la formation de panache pour une fumée en continue

H = h + H

h = hauteur originel de la cheminée

Approximation Holland de H :

)])

***10*68.2(5.1[ 2

Tg

TaTgdP

u

dvH g

où

vg = vitesse de gaz à la sortie de la cheminée (m/sec)

d = diamètre de la cheminée (m)

u = vitesse du vent (m/sec)

P = pression atmosphérique, kPa

Tg = Température de gaz à la sortie en oK

Ta = température de l’air atmosphérique, oK


_____________________________________________________________________________

Classe A: conditions très instables – fort ensoleillement – pas de vent Classe F: conditions très stables – nuit – ciel clair – pas de vent Classe D: ciel couvert – jour ou nuit - moyen vitesse de vent –


_____________________________________________________________________________


_____________________________________________________________________________

CHAPITRE 8

INTRODUCTION AUX PLANS DE GESTION INTÉGRÉE

8.1 Les stratégies de gestion des déchets

Les discours verts, les politiques environnementales, l'éco-civisme sont à l'origine de

l'apparition des audiences publiques pour tout plan de gestion des déchets:

"La préoccupation populaire en cette matière (problématique de déchets) s'est considérablement

accrue au cours des derniers années et compte tenu des moyens technologiques dont nous

disposons maintenant, chacun d'entre nous est d'avantage conscient de la vulnérabilité de la

planète. La population est donc plus avide d'information, elle veut savoir quelles sont les

simplifications des décisions prises par les élus, les gestionnaires, les industriels. Plus encore,

elle veut être partie prenante" Alain Morin, Le discours vert, du mythe à la réalité 1992.

"Les dossiers en environnement sont étudiés par les scientifiques qui encore trop souvent

tiennent un discours hermétique compris par leurs pairs mais que le grand public ne peut pas

décoder facilement. Or, beaucoup de scientifiques n'aiment pas perdre leur temps à vulgariser

leur savoir surtout avec des journalistes qui ne comprennent pas tout au premier coup. C'est

alors que le discours scientifique reste absent des débats et que la parole des politiciens domine"

Pierre Maisonneuve, Le discours vert, du mythe à la réalité. 1992

* Voir résumé de la politique québécoise de gestion intégrée des déchets solides.

8.2 Les plans de gestion intégrée

Les plans de gestion intégrée consistent à inclure globalement dans un seul système de

gestion les différentes techniques disponibles pour "bien" gérer les déchets. Selon la politique

actuelle, la conception des plans doit se faire en suivant:

Les plans de gestion intégrée sont venus répondre à la problématique grandissante des déchets:

- l'augmentation constante des déchets solides,

- les déficiences constatées dans les lieux d'enfouissement,

- la nécessité de ramener la quantité de déchets à un niveau acceptable pour

l'environnement,

- la nécessité de conserver nos ressources naturelles,

- les limitations d'espaces à des fins d'élimination et les nouvelles contraintes qui requièrent

plus d'investissements.


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Les plans doivent respecter les principes de

- protection de la santé publique,

- contraintes économiques,

- performance technique,

- conservation des ressources naturelles,

- conservation de notre environnement et

- esthétique des lieux.

Ces principes sont très souvent exprimés en buts à court et long terme (par exemple, la

récupération de 50% des déchets totaux à l'an 2000 ou 60% à l’année 2008).

Dans cet ordre de priorités:

1. réduction de la production des déchets à la source,

2. récupération et recyclage,

3. transformation des déchets et

4. élimination finale sécuritaire.


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Tous les éléments fonctionnels doivent être évalués en vue de leur faisabilité et de leur

viabilité; ils doivent être interconnectés de façon à assurer l'efficacité de la gestion dans l'ordre

des priorités décrites ci-haut. Dans un plan intégré, on planifie souvent l'intégration progressive

de plusieurs méthodes de réduction à la source, de recupération-recyclage et de minimisation de

production des déchets à éliminer, donc le plan doit être flexible et souple aux changements.

8.3 Données nécessaires à la bonne conception des plans

Toute bonne stratégie doit prendre en considération dans la mesure du possible les

caractéristiques particulières de la municipalité (MRC ou Régie intermunicipale) concernée.

Pour y arriver, on doit encourager l'établissement d'une banque de données.

a) Caractéristiques géographiques de la municipalité:

- la situation géographique

- la superficie totale

- la population totale (effets saisonniers)

- la densité de la population (urbaine, rurale)

- la répartition des habitations selon le type (unifamilial, multifamilial)

- la répartition des petits commerces et industries.


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b) Caractéristiques de production des déchets:

- Production per capita (effets saisonniers, effets dus au vieillissement de la population,

effets dus au taux de natalité)

- Inventaire des sources de déchets: domiciliaires, commerciaux, industriels

- Répartition géographique de la production de déchets

- Quantités et qualité des déchets

c) Existence des programmes actuels et des installations et infrastructures

- Existence de programmes de réduction à la source, recyclage, transformation, élimination.

8.4 Études de faisabilité et de viabilité pour l'implantation d'un programme de gestion

de déchets

Différentes méthodologies existent pour évaluer la faisabilité et la viabilité d'implanter les

différents programmes:

- évaluation du potentiel

- recherche de marchés

- formulation des scénarios

- sensibilisation et participation du public

- évaluation financière

- impact environnemental.

Évaluation du potentiel

La composition relative de déchets résidentiels varie peu d'une population à l'autre parmi les pays

industrialisés. Mais il existe une grande différence si on la compare à celle produite par les pays

en voie de développement. Par contre les quantités générées varient énormément et les écarts

pour une même sorte de déchets peuvent varier de 1 à 10 fois. C'est un pré-requis important de

bien établir les quantités générées dans le territoire à desservir par le plan.

La recherche de marchés

Pour que le plan soit viable à long terme, il ne suffit pas seulement que le potentiel récupérable

soit atteint, mais que les produits résultant de la cueillette puissent effectivement être recyclés. Il

faut s'assurer de l'ouverture et de la stabilité des marchés. Dans les municipalités, le collecteur

devra effectuer une enquête auprès des marchés situés dans un rayon de transport viable.

L'information requise est la suivante: acheteurs, adresses et personnes-contacts, structures de prix

(fixes, planchers, fluctuations, selon les quantités et les marchés), décontamination et préparation

de la marchandise, conditions de livraison et de paiement.

La formulation des scénarios

En fonction de conditions locales d'application (caractéristiques du territoire, modalités de gestion

actuelle et prospective des déchets) et de l'état des marchés, certaines hypothèses deviendront

alors plausibles. Il est requis d'inventorier les formules applicables, d'en délimiter les avantages

et inconvénients et d'en mesurer la faisabilité locale ou régionale.


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L'analyse économique

Les facteurs économiques sont déterminants dans le choix de scénarios d'implantation et dans

plusieurs cas, ils sont les seuls à compter. (voir coûts à considérer pour un programme de collecte

sélective).


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Planification des programmes

Figure 8.1 Exemple: Programme de collecte sélective:


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Figure 8.2


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ANNEXE I Facteurs de conversion


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ANNEXE 2 Poids atomiques

Documents

GESTION INTÉGRÉE DE DÉCHETS SOLIDES … · Déchets: Résidus solides, liquides ou gazeux provenant d'activités industrielles, commerciaux ou agricoles, détritus, ordures ménagères,