Remerciez-le!

Remerciez @Admin pour avoir partagé cet document gratuitement, de la manière la plus simple, en partageant sur les réseaux sociaux.

CHAPITRE 1 : ÉTUDE BIBLIOGRAPHIQUE Chapitre I : Bibliographie S SO OM MM MA AI

CHAPITRE 1 : ÉTUDE BIBLIOGRAPHIQUE Chapitre I : Bibliographie S SO OM MM MA AI IR RE E 1 INTRODUCTION.................................................................................25 2 Les ordures ménagères et leur traitement par incinération..........26 2.1 Le gisement d’ordures ménagères et les modes de collecte............ 26 2.1.1 Les déchets ménagers ........................................................................26 2.1.2 Composition moyenne des ordures ménagères .......................................27 2.1.3 Les modes de collecte.........................................................................28 2.2 Les grandes filières de traitement des ordures ménagères............. 28 2.2.1 Le centre d’enfouissement technique (stockage) .....................................29 2.2.2 L’incinération.....................................................................................30 2.2.3 Le compostage ..................................................................................30 2.2.4 La valorisation matière........................................................................30 2.2.5 Répartition des modes de traitement.....................................................31 2.2.5.1 Les déchets municipaux et les ordures ménagères .......................31 2.2.5.2 Répartition des modes de traitement à l’étranger .........................32 3 La filière incinération ........................................................................33 3.1 Le traitement thermique ................................................................. 33 3.2 Aspect réglementaire...................................................................... 34 3.3 Les différentes étapes de l’incinération .......................................... 35 3.3.1 Principe de fonctionnement de l’usine d’incinération ................................35 3.3.2 Les sous-produits...............................................................................36 3.4 Caractéristiques techniques générales de l’incinération ................. 37 3.4.1 Technologie des fours à grille mobile.....................................................37 3.4.2 Technologie des fours tournants ...........................................................38 3.4.3 Technologie des lits fluidisés ................................................................39 4 Les Mâchefers d’Incinération d’Ordures Ménagères (MIOM)........41 4.1 Introduction.................................................................................... 41 4.2 Caractéristiques des mâchefers ...................................................... 42 4.2.1 Caractéristiques physiques ..................................................................42 4.2.1.1 Aspect général........................................................................42 4.2.1.2 Masse volumique.....................................................................42 4.2.1.3 Taux de matières imbrûlées (perte au feu) et pouvoir calorifique....43 4.2.2 Caractéristiques chimiques de la fraction minérale ..................................43 4.2.3 Fraction organique .............................................................................44 4.2.3.1 Composition globale de la matière organique...............................44 4.2.3.2 Evolution de la matière organique..............................................45 4.2.4 Caractéristiques minéralogiques ...........................................................45 4.2.5 Caractéristiques géotechniques ............................................................48 4.2.5.1 Granulométrie ........................................................................48 23 Chapitre I : Bibliographie 4.2.5.2 Capacité d’absorption en eau ....................................................48 4.2.5.3 Propriétés mécaniques .............................................................48 4.2.6 Comportement à la lixiviation...............................................................49 4.2.6.1 Introduction ...........................................................................49 4.2.6.2 Les tests de lixiviation..............................................................49 4.2.6.3 Basicité des lixiviats de mâchefers .............................................51 4.2.6.4 Comportement de quelques éléments.........................................51 4.2.7 Toxicité des mâchefers........................................................................52 4.3 Contexte réglementaire relatifs aux MIOM...................................... 53 4.4 La maturation des mâchefers.......................................................... 55 4.4.1 Les Installations de Maturation et d’Elaboration des Mâchefers (IME) .........55 4.4.1.1 Intérêts et enjeux des IME........................................................55 4.4.1.2 Différents types de procédés de traitement .................................55 4.4.2 Réactivité des mâchefers.....................................................................56 4.4.3 Les principales étapes de la maturation .................................................57 4.4.3.1 Oxydation des ferrailles et des imbrûlés......................................57 4.4.3.2 Lessivage des chlorures............................................................58 4.4.3.3 Lessivage des sulfates et des nitrates.........................................58 4.4.3.4 Carbonatation.........................................................................58 4.5 La phase de carbonatation .............................................................. 58 4.5.1 Intérêt environnemental......................................................................58 4.5.2 Mécanismes ......................................................................................59 4.5.3 Aspect quantitatif...............................................................................61 4.6 La valorisation des mâchefers......................................................... 62 4.6.1 Intérêts de la valorisation....................................................................62 4.6.2 Possibilités actuelles de valorisation ......................................................63 4.6.3 Le prétraitement, une étape indispensable à la valorisation ......................64 4.6.3.1 Prétraitement mécanique .........................................................65 4.6.3.2 Prétraitement chimique ............................................................65 4.6.4 Exemples de chantiers ayant utilisé du mâchefer ....................................66 5 Influence de la collecte sélective sur le devenir des MIOM...........67 5.1 La collecte sélective ........................................................................ 67 5.1.1 Une obligation légale ..........................................................................67 5.1.2 Tri sélectif et recyclage .......................................................................67 5.2 Evolution de la composition des ordures ménagères incinérées...... 68 5.3 Conséquences du tri sur l’incinération des déchets......................... 69 5.3.1 Evolution du PCI ................................................................................69 5.3.2 Evolution de la production de mâchefers................................................70 5.3.3 Influence de différents matériaux sur l’incinération des déchets ................71 5.4 Conséquences du tri sur les caractéristiques des mâchefers........... 71 5.4.1 Evolution du potentiel polluant dans les MIOM ........................................71 5.4.2 Conséquences sur la valorisation des MIOM............................................73 6 CONCLUSION ....................................................................................74 24 Chapitre I : Bibliographie 1 INTRODUCTION Le terme de déchet traduit l’idée de se défaire d’un produit dont une personne physique ou morale dispose, dont elle n’a plus l’utilité et qui l’embarrasse, vers un exutoire dont elle préfère ne pas assumer la responsabilité et qu’elle souhaite oublier. Aujourd’hui, la gestion des déchets repose sur la volonté de réduire au maximum la mise en décharge et développer le recyclage par la mise en place de collectes sélectives et de centres de tri. La préservation d’un environnement de qualité passe donc par une gestion appropriée de ces déchets, en limitant d’une part leur production et en développant d’autre part, des modes de valorisation en équilibre avec le milieu naturel. Il a été estimé qu’un français produit un peu plus de 1kg de déchets ménagers par jour. Un des deux principaux modes de traitement et d’élimination des déchets ménagers en France est l’incinération qui conduit à la formation de scories appelées mâchefer d’incinération d’ordures ménagères (MIOM) qu’il faut, à leur tour, éliminer. Néanmoins, ces derniers présentent l’avantage de pouvoir être valorisés sous certaines conditions en substitution de granulats naturels. Ils sont soumis à une réglementation et principalement à la circulaire n° 94-IV-1 du 9 Mai 1994. Ce chapitre est donc consacré, dans un premier temps, à présenter le gisement d’ordures ménagères (OM) ainsi que leurs modes de traitement et d’élimination en détaillant principalement la filière incinération qui conduit à la production des mâchefers. La deuxième partie présente les propriétés et caractéristiques générales de ces scories ainsi que la réglementation qui régit leur utilisation afin de minimiser leur impact environnemental. La phase de maturation des MIOM, qui est un des points clés de cette étude, est également développée dans cette partie. Et enfin, une petite réflexion est proposée sur l’influence de la collecte sélective des OM, qui se développe de plus en plus et qui peut influer notablement sur les caractéristiques des mâchefers. Remarque: une quantité importante de données rassemblées dans ce chapitre provient de bilan fourni par l’Agence De l’Environnement et de la Maîtrise de l’Energie (ADEME). Ces éléments doivent être considérés comme une photographie de la situation, en général française, pour une période donnée. Autrement dit, ils permettent de préciser des ordres de grandeur, des tendances d’évolution, plutôt que des valeurs absolues fiables en 2004. 25 Chapitre I : Bibliographie 2 Les ordures ménagères et leur traitement par incinération 2.1 Le gisement d’ordures ménagères et les modes de collecte 2.1.1 Les déchets ménagers Le législateur par la loi n° 75-633 du 15 Juillet 1975, définit le déchet comme « tout résidu d’un processus de production, de transformation, ou d’utilisation, toute substance, matériau, produit ou plus généralement, tout bien meuble abandonné ou que son détenteur destine à l’abandon ». D’après l’Agence de l’environnement et de la Maîtrise de l’Energie (ADEME 1), les ordures ménagères en France (qui sont définies comme les déchets ménagers collectés) représentent 26 millions de tonnes par an, soit 434 kg par habitant et par an. On peut remarquer que le gisement d’ordures ménagères est très disparate selon les milieux géographiques et les densités de population: en milieu urbain, il est de 520 kg/hab/an et en milieu rural de 320 kg/hab/an (Miquel & Poignant, 1999). Les déchets ménagers et assimilés (DMA) sont constitués des déchets issus de l’activité domestique des ménages, pris en compte par les collectes usuelles et séparatives. Ces déchets comprennent les déchets municipaux traditionnellement appelés ordures ménagères auxquels s'ajoutent certains déchets industriels assimilables, collectés de manière spécifique: ) déchets ménagers : ensemble des déchets produits par l'activité des ménages ordures ménagères emballages: verre, plastique, papier, carton, aluminium et acier encombrants: mobilier, électroménager biodéchets des ménages: déchets verts, fraction fermentescible des ordures ménagères déchets ménagers spéciaux: insecticides, piles ) déchets issus des activités économiques : déchets provenant de l'artisanat, des commerces, établissements collectifs… et utilisant les mêmes circuits d'élimination (collecte et traitement) que les déchets ménagers, ) biodéchets municipaux : déchets des espaces verts, boues des stations d'épuration…, 26 Chapitre I : Bibliographie ) déchets du nettoiement : déchets résultant de l'entretien du domaine public, ) déchets liés à l'automobile, ) déchets des chantiers du BTP des collectivités. En 2000, les déchets des collectivités françaises représentaient 49,5 millions de tonnes dont 26 millions de tonnes, soit environ 53 % étaient issus des ménages (OM) (ADEME 1). 2.1.2 Composition moyenne des ordures ménagères La Figure 1 présente la composition moyenne des ordures ménagères en France. Cette composition varie au cours de l’année et en fonction du lieu d’habitat. En effet, elle est largement dépendante des habitudes de consommation, des quartiers et des pratiques de valorisation des usagers. En ce qui concerne les variations saisonnières, Maystre & al. (1989) ont remarqué les points suivants : ) la teneur maximale en déchets végétaux et alimentaires se situe au printemps (habitat urbain) et en été (habitat rural). ) la quantité de «gros objets» est plus importante en hiver et au printemps. ) les papiers et cartons sont moins présents en été tandis que les plastiques, le fer, l’aluminium et les textiles restent constants tout au long de l’année. Déchets putrescibles 29% Papier 16% Carton 9% Plastique 11% Verre 13% Métaux 4% Incombustibles 7% Combustibles divers 3% Textiles 3% Textiles sanitaires 3% Autres 2% Figure 1 : Composition en poids humide des ordures ménagères en France en 1998 (ADEME 1) Il est intéressant de noter que moins le pays est industrialisé, plus la part des putrescibles est importante, et plus le pays est développé, plus la part des papiers/journaux s’accroît. La France occupe une place singulière avec une part de 27 Chapitre I : Bibliographie verre dans les ordures ménagères supérieures à celle des autres pays (Miquel & Poignant, 1999). Autres caractéristiques des ordures ménagères (ADEME 2): ) Pouvoir calorifique inférieur (PCI): il est en moyenne de 1870 kcal/kg. L’équivalent énergétique d’une tonne d’ordures ménagères correspond à environ 150L de fuel. ) Taux