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« Les bases de traitement des déchets solides » Polycopié de Cours  Conçu et

« Les bases de traitement des déchets solides » Polycopié de Cours  Conçu et réalisé par : Dr. BENNAMA Tahar A l’usage des étudiants de Master & Licence en Génie des Procédés, Génie de l’Environnement et Chimie de l’Environnement Janvier 2016 Université des Sciences et de la Technologie d’Oran « Mohamed Boudiaf » Faculté de Chimie – Département de Génie Chimique Avant-propos Dr. BENNAMA T. Les bases de traitement des déchets solides i Avant-propos Le monde des déchets, complexe et souvent méconnu, est depuis quelques années un domaine en pleine expansion. Le traitement des déchets continuera d’évoluer, ainsi que sa réglementation, au fil de l’amélioration des connaissances. Créer un enseignement dans le domaine des déchets solides est quelque chose de nouveau qui est la conséquence de notre mode de vie. Ce support de cours, à caractère pédagogique et didactique, sur les bases de traitement des déchets solides s’adresse aux étudiants des filières de génie des procédés, génie de l’environnement, chimie de l’environnement et diverses spécialités liées à l’environnement. C’est l’expérience de plusieurs années d’enseignement de cette discipline « Déchets solides » dans le système universitaire classique (magister et ingéniorat) et le nouveau système LMD (Master 2 et Licence 3). Dans ce support, le thème des déchets est abordé de manière simple avec une vision globale en partant de création des déchets jusqu’à leur traitement en filières adaptées, en passant par les collectes et différentes installations liées à ces déchets. Technique et largement illustré, ce support de cours apporte à l’étudiant toutes informations scientifiques et techniques utiles et immédiatement utilisables pour pouvoir maîtriser et développer les différentes méthodes et techniques de traitement des déchets solides. Dans un enchainement logique, le lecteur est ainsi amené à mieux comprendre ce qu’est un déchet, son cycle de vie, ses sources de production, son environnement, sa classification, ses propriétés, les procédés de traitement et de sa transformation et son impact sur la santé humaine et sur l’environnement. Le contenu de ce support de cours n’est certainement pas parfait et devra être amélioré dans le futur car des changements permanents se produisent dans ce domaine. « Désormais, les déchets de toute phase et de toute origine, objets obsolètes, résidus boueux ou polluants infimes, de nature urbaine, industrielle, agricole ou minière, ne seront plus tenus secrets, tabous, parias, mais réinsérés dans l’écosystème industriel moderne » (d’après Michel MAES dans son ouvrage ‘’Options déchets’’). Table des matières Dr. BENNAMA T. Les bases de traitement des déchets solides ii Table des matières Avant-propos............................................................................................................................... i Table des matières......................................................................................................................ii Chapitre I : Définitions et notions de base sur les déchets 1.1 Étymologie du concept déchet ............................................................................................. 1 1.2 Synonymes ........................................................................................................................... 1 1.2.1. Exemples de sous-produits............................................................................................... 1 1.3. Définitions du concept déchet............................................................................................. 2 a. Concept littéraire .................................................................................................................... 2 b. Concept environnemental....................................................................................................... 2 c. Concept économique .............................................................................................................. 2 d. Concept juridique................................................................................................................... 2 1.4. Origine de la production des déchets .................................................................................. 3 a. Biologique .............................................................................................................................. 3 b. Chimique................................................................................................................................ 3 c. Technologique ........................................................................................................................ 3 d. Économique............................................................................................................................ 3 e. Écologique.............................................................................................................................. 3 f. Accidentelle ............................................................................................................................ 3 1.5. Rudologie ou science des déchets ....................................................................................... 4 1.6. Cycle de vie d’un déchet ..................................................................................................... 4 1.6.1. Qu’est ce qu’un déchet ultime ?....................................................................................... 5 1.6.2. Procédé d’inertage d’un déchet ultime............................................................................. 5 1.6.3. Classification générale des procédés d’inertage............................................................... 6 1.7. Classification des déchets solides ....................................................................................... 6 1.7.1 Classification en fonction de l'origine du déchet .............................................................. 6 1.7.2 Classification en fonction de la nature du danger ............................................................. 7 1.8. Caractéristiques analytiques des déchets............................................................................. 7 1.9. Nomenclature des déchets................................................................................................... 9 1.9.1. A quoi sert la nomenclature des déchets ? ....................................................................... 9 1.9.2. A qui est destinée la nomenclature des déchets ?............................................................. 9 1.9.3. Veille réglementaire (JORADP) ...................................................................................... 9 1.9.4. Classification des déchets à l’aide de la nomenclature .................................................... 9 a. Structure de la nomenclature.................................................................................................. 9 b. Comment trouve-t-on le code d’un déchet ? .......................................................................... 9 1.9.5. Exemples de lecture de la nomenclature des déchets..................................................... 10 1.9.6. Catégories de déchets selon la nomenclature................................................................. 11 1.10. Actions gouvernementales en matière de gestion intégrée des déchets .......................... 12 1.10.1. Adaptation du programme PROGDEM ....................................................................... 12 1.10.2. Création de l’Agence Nationale des Déchets (AND)................................................... 12 1.10.3. Système national de reprise et de valorisation des déchets d'emballages (Eco-Jem)... 12 1.11. Législation algérienne en matière de gestion des déchets............................................... 12 1.12. Impacts des déchets solides sur la santé et l’environnement .......................................... 13 1.12.1. Impacts sur la santé humaine ....................................................................................... 13 Table des matières Dr. BENNAMA T. Les bases de traitement des déchets solides iii 1.12.2. Impacts sur l’environnement........................................................................................ 14 Fiche d’identification de déchet ............................................................................................... 15 Chapitre II : Déchets ménagers et assimilés : Composition, Caractérisation physico-chimique & Gestion 2.1. Déchets ménagers et assimiles : Définitions..................................................................... 17 2.2. Mesure de la production des déchets ménagers et assimilés............................................. 17 2.2.1. Calcul du ratio journalier (R) ......................................................................................... 17 2.3. Composition des déchets ménagers et assimilés............................................................... 18 2.3.1. Composition des déchets ménagers et assimilés............................................................ 18 2.3.1.1. Exemples de quelques villes Algériennes ................................................................... 19 2.3.1.2. Variabilité de la composition physique des déchets ménagers et assimilés................ 19 2.3.2. Composition chimique des déchets ménagers et assimilés ............................................ 20 2.3. Caractéristiques physico-chimiques des déchets ménagers et assimilés........................... 21 2.3.1. Granulométrie................................................................................................................. 21 2.3.2. Poids volumique ou Densité........................................................................................... 21 2.3.3. Taux d’humidité ou teneur en eau (Hu) ......................................................................... 22 2.3.4. Pouvoir calorifique inférieur (PCI) ................................................................................ 22 2.3.5. Rapport carbone/azote (C/N) ......................................................................................... 23 2.3.6. Teneur en volatils et en cendres ..................................................................................... 24 2.3.7. Teneur en métaux lourds................................................................................................ 24 2.4. Gestion des déchets ménagers et assimilés ....................................................................... 24 2.4.1. Comment peut-on minimiser la production des déchets solides ? ................................. 24 2.4.2. Organigramme de la chaîne de gestion des déchets ménagers et assimilés (DMA)...... 29 2.4.3. Système de collecte des déchets ménagers et assimilés................................................. 29 2.4.3.1. Définitions................................................................................................................... 29 2.4.3.2. Types de collecte......................................................................................................... 29 2.4.4. Qu'est ce qu'une déchetterie ? ........................................................................................ 32 2.4.4.1. Types de déchetterie.................................................................................................... 33 2.4.4.2. Déchetterie industrielle ............................................................................................... 33 2.4.5. Prétraitement des déchets ménagers et assimilés (broyage et tri) .................................. 34 2.4.5.1. Broyage des déchets ménagers et assimilés ................................................................ 34 2.4.5.2. Types de broyeurs ....................................................................................................... 34 2.4.5.2. Tri (ou séparation) des déchets ménagers et assimilés................................................ 36 2.4.5.2.1. Centres de tri ............................................................................................................ 36 2.4.5.2.1. Principaux procédés de séparation ........................................................................... 36 I. Procédés de séparation par voie sèche.................................................................................. 36 I. Procédés de séparation par voie humide............................................................................... 38 Chapitre III : Mise en décharge des déchets ménagers et assimilés 3.1. Décharge classique ou incontrôlée.................................................................................... 40 Exemples de quelques décharges Algériennes......................................................................... 40 3.2. Une décharge est un bioréacteur à gérer ........................................................................... 41 3.3. Les effluents de décharge : lixiviats et biogaz .................................................................. 41 3.3.1. Les lixiviats de décharges .............................................................................................. 41 3.3.2. Le biogaz de décharges .................................................................................................. 42 3.3.2.1. Estimation de la production de biogaz par réaction stœchiométrique ........................ 43 Table des matières Dr. BENNAMA T. Les bases de traitement des déchets solides iv 3.3.2.2. Captage du biogaz ....................................................................................................... 43 3.3.2.3. Techniques d’extraction et de destruction du biogaz.................................................. 45 3.3.2.4. Valorisation du biogaz ................................................................................................ 45 3.4. Décharge contrôlée (CET ou CSD)................................................................................... 46 3.4.1. Classification des centres d’enfouissement techniques.................................................. 46 3.4.2. Structure d’un centre d’enfouissement technique de classe 2 (CET 2).......................... 48 Chapitre IV : Traitement biologique des déchets ménagers et assimilés : Biométhanisation & Compostage 4.1. Biométhanisation............................................................................................................... 50 4.1.1. Définition ....................................................................................................................... 50 4.1.2. Les grandes étapes de la biodégradation des déchets..................................................... 50 4.1.3. Principaux déchets concernés par la biométhanisation.................................................. 51 4.1.4. Intérêt technologique de la biométhanisation................................................................. 52 4.1.5. Avantages et inconvénients de la biométhanisation....................................................... 52 4.1.6. Paramètres à contrôler dans une installation de biométhanisation................................. 53 4.1.7. Exemple de réalisation industrielle : Procédé Valorga .................................................. 53 4.2. Compostage....................................................................................................................... 55 4.2.1. Définitions...................................................................................................................... 55 4.2.2. Qualité du compost......................................................................................................... 56 4.2.3. Paramètres à contrôler lors du compostage.................................................................... 56 4.2.4. Les quatre phases du compostage .................................................................................. 57 4.2.5. Procédés de compostage................................................................................................. 58 4.2.5.1. Compostage en andains à l’air libre (lent) .................................................................. 58 4.2.5.2. Compostage en bioréacteur (accéléré) ........................................................................ 59 Chapitre V : Traitement thermique des déchets ménagers et assimilés : Incinération & Pyrolyse 5.1. Incinération........................................................................................................................ 61 5.1.1. Définitions...................................................................................................................... 61 5.1.2. Réactions chimiques intervenant au cours de la combustion......................................... 62 5.1.3. Règle des 3 T.................................................................................................................. 62 5.1.3.1. La température............................................................................................................. 62 5.1.3.2. Le temps de séjour....................................................................................................... 63 5.1.3.3. La turbulence............................................................................................................... 63 5.1.4. Volume d’air et air en excès........................................................................................... 63 5.1.5. Conditions physiques pour une incinération avec valorisation énergétique .................. 64 5.1.5.1. PCI............................................................................................................................... 64 5.1.5.2. Teneur en eau .............................................................................................................. 64 5.1.5.3. Teneur en cendres (ou inertes) .................................................................................... 64 5.1.5.4. Teneur en matières combustibles ................................................................................ 64 5.1.6. Diagramme de combustion et diagramme ternaire de Tanner ....................................... 64 5.1.7. Les différentes phases du processus d’incinération ....................................................... 66 5.1.8. Structure d’une installation d’incinération des ordures ménagères ............................... 66 5.1.9. Types de fours d’incinération des ordures ménagères ................................................... 67 5.1.9.1. Fours à grilles mobiles ................................................................................................ 67 5.1.9.2. Fours tournants et/ou oscillants................................................................................... 67 Table des matières Dr. BENNAMA T. Les bases de traitement des déchets solides v 5.1.9.3. Fours à lit fluidisé........................................................................................................ 69 5.1.9.3.1. Four à lit fluidisé dense (LFD)................................................................................. 69 5.1.9.3.2. Four à lit fluidisé rotatif (LFR) ................................................................................ 69 5.1.9.3.3. Four à lit fluidisé circulant (LFC) ............................................................................ 69 5.1.10. Traitement des gaz de combustion et des fumées ........................................................ 70 5.1.10.1. Dispositifs de dépoussiérage ..................................................................................... 70 5.1.10.2. Dispositifs de neutralisation des fumées ................................................................... 70 5.1.11. Résidus solides de uploads/Sante/ btds-pdf.pdf