Analyse, Traitement & Valorisation des Déchets (Ch3AnaDech)

Objectifs :

Après avoir abordé les grandes filières de traitement des déchets (recyclage, valorisation, incinération...), le cours détaille les caractéristiques physiques et chimiques des déchets en insistant sur tous les problèmes relatifs à l'échantillonnage et à l'analyse au laboratoire. Quelques méthodes classiques de traitement de déchets sont ensuite passées en revue.    

Compétences :

connaissances scientifiques et rigueur
Capacité de compréhension face à un problème
Capacité d'élaboration d'une réponse à un problème
Capacité de renouveler, enrichir ses connaissances

Prérequis :

Chimie analytique (2ème année)

Ecologie et toxicologie (2ème année)

Analyse et Traitement de l'eau (2ème année)

Analyse et Traitement du sol (2ème année)    

Contenu du cours :

Partie I - Traitement et valorisation des déchets.

1. Introduction - Définition et classification des déchets - Déchets ménagers (DMA) - Déchets agricoles- Déchets hospilatiers (DH) et d'activités de soins (DAS) - Déchets inertes (DI) - Déchets industriels banals (DIB) et spéciaux (DIS) - Flux de déchets - Gestion écologique des déchets - Développement durable - Systèmes de gestion environnementale dans une entreprise (EMAS; ISO 14001) -Ecoconception des produits - Analyse du cycle de vie - Eco-labels - Technologies propres.

2. Collecte des déchets -  Collectes sélectives - Collectes non-sélectives.

3. Broyage des déchets - Broyeurs à marteaux - Tambours à criblages - Râpes - Broyage cryogéniques.

4. Triage des déchets - Cribles - Ejecteurs balistiques - Séparateurs pneumatiques - Cyclones - Séparateurs magnétiques - Séparateurs électrostatiques - Séparateurs optiques - Tables mobiles.

5. Incinération - Définition - Paramètres de valorisation énergétique d'un déchet - Etat physique - Pouvoir calorifique - Humidité - Composition chimique - Paramètres de fonctionnement du four - Avantages et inconvénients de l'incinération - Rentabilisation de l'incinération - Récupération de la chaleur - Valorisation des cendres volantes - Valorisation des mâchefers - Incinération des organo-chlorés.

6. Mise en centres d'enfouissement technique - Classifications des décharges - Incidences des centres d'enfouissement techniques sur l'environnement - Principes de conception et d'aménagement des décharges.

7. Valorisation des déchets.

8. Recyclage.

9. Nouveaux types de traitement - Compactage - Procédés thermiques de dégradation des déchets - Méthanisation - Stabilisation des déchets ultimes.

10. Compostage - Déchets compostables - Etapes de la fermentation - Facteurs influençant le compostage - Les procédés de compostages.

11. Boues de stations d'épuration domestiques - Stabilisation des boues - Procédés chimiques, thermiques et biologiques - Conditionnement des boues.

- Déshydratation des boues.

Partie II - Caractérisations des déchets en vue d'une filière de traitement.

1. Méthodes et problèmes relatifs à l'échantillonnage, au stockage et au transport des échantillons - Echantillonnage sur flux de déchets - Echantillonnage sur dépôt de déchets - Quartage - Pelletage alterné - Pelletage fractionné - Diviseurs à riffles - Diviseurs rotatifs - Matériaux de conditionnement des échantillons - Limitation des risques d'évolution physique, chimique et biologique des échantillons.

2. Caractérisation de l'état physique des déchets - Tests de caractérisation de l'état physique global des déchets - Test d'écoulement - Test d'extrusion - Pénétrométrie - Rhéologie.

3. Analyse chimique des déchets - Décantation - Centrifugation - Filtration - Minéralisation par voie sèche, par voie humide; par fusion; au four à plasma - Extraction par solvant - Distillation - Méthodes analytiques applicables aux solutions.

4. Caractérisation des déchets en vue de traitements préalables à l'élimination finale - pH - Acidité ou basicité titrable - Potentiel d'oxydo-réduction - rH - Oxydants ou réducteurs titrables.

5. Caractérisation des déchets en vue de l'incinération - Problèmes de combustion : pouvoir calorifique ; teneur en eau ; point d'éclair - Sécurité et protection des personnes et des installations ; point d'éclair, pression de vapeur, alcalins, métaux lourds, halogènes, soufre - Prévention de la pollution atmosphérique ; poussières, gaz toxiques, vapeurs métalliques - Devenir du résidu final ; analyse globale, fraction soluble.

6. Caractérisation des déchets en vue de la mise en centre d'enfouissement technique - Test de lixiviation - DCO - Biodégradabilité -Toxicité - DBO - Isothermes d'adsorption.

7. Caractérisation des déchets en vue de l'utilisation en agriculture ou de l'élimination par le sol - Paramètres d'évaluation de la valeur agronomique des déchets ; éléments fertilisants, matière organique humigène ; oligo-éléments - Toxiques organiques - Effet phytotoxique.

Partie III - Déchets et sites contaminés : types de traitement.

1. Méthodologie scientifique du diagnostic environnemental - Enquête documentaire - Enquête de terrain - Echantillonnage ciblé, systématique, au hasard - Analyses au laboratoire.

2. Principales techniques de traitement des déchets et des sites contaminés -  Méthodes physiques par évacuation de la pollution: excavation, pump-and-treat, lavage et entrainement, extraction des polluants gazeux : soil venting, extraction par air vacuum, stripping en colonne, vaporisation et aspiration par puits - Méthodes physiques par piégeage de la pollution :  encapsulation et mise en alvéole, stabilisation et inertage - Méthodes chimiques : soil flushing, lavages, oxydation, réduction, déchloration - Méthodes électrochimiques : électro-rhéabilitation - Méthodes thermiques: incinération, désorption thermique à basse température, vitrification - Méthodes biologiques : bioréacteurs, biodégradation en andains, bioremédiations, bioventing, biosparging.

Méthode d'enseignement :

Exposés    

Lectures recommandées :

- MAYSTRE, L., DUFLON,

Déchets urbains : nature et caractérisation. Presse polytechniques  romandes, 1999

- ANTONINI, G., GISLAIS, P.

Traitement thermique de dŽchet industriels, Tec et Doc Lavoisier, 1995.

- LECOMTE, P.

Les sites pollués. Tec et Doc , Lavoisier, 1995

- DAMIEN, A.

Guide du traitement des déchets, Dunod, 2004

Méthode d'évaluation :

Examen écrit.