Formation «Planification, construction, exploitation et fermeture des décharges contrôlées au Maroc» un projet du Programme de Gestion et de Protection de l Environnement en Maroc (PGPE) en coopération avec Mai 24/ MiS Page 1 Formation Décharges contrôlées Module 2 Module 2 : Spécifications techniques applicables aux décharges Code de Bonnes Pratiques (CBP) 2 2 ème JOUR Présentation 7 : Stockage, traitement et élimination des lixiviats 09:00 09:30 Présentation 8 : Gestion des eaux de surface 09:30 10:00 Présentation 9 : Exercice : Dimt d un bassin d évaporation 10:00 10:30 Présentation 10 : Exemples d installations de traitement des lixiviats dans les pays du Maghreb 11:00 13:00 Présentation 11 : Exemples de planification de décharges 14:30 15:00 Présentation 12 : Formation et propriétés du gaz de décharge 15:00 15:30 Présentation 13 : Exercice : Calcul de la quantité de biogaz 15:30 15:45 : Captage, traitement et valorisation du biogaz 15:45 16:30 Discussion : Questions / Réponses 16:30 17:00 Page 2
: Captage, traitement et valorisation du biogaz (CBP 2.7) 3. Valorisation du gaz de décharge Page 3 1.1 Généralités 1.2 Les différents systèmes de captage des gaz 1.3 Les unités du système: puits, collecteurs, etc. 1.4 Efficacité du captage Page 4
Différentes possibilités de captage Il existe différentes possibilités pour capter le gaz de décharge : Durant l exploitation : a. Collecte verticale par des puits de captage qui seront élevés au fur et à mesure de l avancement de l exploitation b. Collecteurs horizontaux Après l exploitation : a. Collecte verticale par des puits de captage qui seront forés dans le corps de la décharge b. Collecte horizontale en surface sous l étanchéité de surface Page 5 Schéma d un système de captage durant l exploitation Consommateur 2 Puits de gaz Conduite Captage de gaz Torchère Collecteur horizontal Collecte du condensat Source: Tabasaran & Rettenberger 1987 Consommateur 1 Purification des gaz Utilisation des gaz Conduite de transport Local technique Page 6
Schéma d un système de captage après l exploitation Compresseur pour générer une dépression / aspiration Puits de captage du gaz Torchèr e Moteur à gaz Production d électricité Source: Haase 21 Traitement du lixiviat Page 7 Système de captage des gaz Décharge de Feilheck, Heidelberg Source: ICP 2009 Rayon d action estimé des puits de dégazage ~ 25 m Page 8
1.1 Généralités 1.2 Les différents systèmes de captage des gaz 1.3 Les unités du système: puits, collecteurs, etc. 1.4 Efficacité du captage Page 9 Systèmes de captage des gaz système décentralisé Puits de gaz Vanne Sous-station de gaz Compresseur Collecte du condensat Torchère Page 10
Systèmes de captage des gaz système centralisé avec captage séparé Puits de gaz Vanne Sous-station de gaz Compresseur Collecte du condensat Torchère Page 11 Systèmes de captage des gaz système centralisé avec conduite circulaire Puits de gaz Vanne Sous-station de gaz Compresseur Collecte du condensat Torchère Page 12
1.1 Généralités 1.2 Les différents systèmes de captage des gaz 1.3 Les unités du système: puits, collecteurs, etc. 1.4 Efficacité du captage Page 13 Exemple d un puits installé durant l exploitation de la décharge Section A - A Conduite flexible en acier inoxydable Vanne d arrêt Capsule Connections imperméable Collecte verticale Le puits est rehaussé en même temps qu augmente le niveau d enfouissement des déchets dans le casier. Conduite HDPE Poignée Gravier (faible teneur CaCo3) Vue de dessus Déchets Page 14
Exemple d un puits installé après mise en place de la couverture finale de la décharge Vanne d arrêt Raccord (prise d échantillons) Tête de puits Béton Etanchéité de surface de la décharge Isolation en argile Tuyau PEHD Raccord télescopique Tuyau PEHD perforé Diamètre de forage Graviers (avec faible teneur en carbonates) Déchets Page 15 Plan schématique de collecteurs horizontaux 2 Point de collecte 1 2 Point de collecte 2 Page 16 Vers station intermédiaire
Station intermédiaire de captage des gaz (vue de dessus) Vanne à boule 1 Vanne à boule ½ Conduite PEHD el DN 250 mm Mur en béton renforcé Mise à la terre Conduite PEHD el DN 250 mm Conduites de captage issues des collecteurs Vanne à boule 1 Vanne à boule ½ Page 17 Station intermédiaire de captage des gaz (coupe A - A, vue de profil) Page 18
Station intermédiaire de captage des gaz (coupe B - B, vue de profil) Page 19 1.1 Généralités 1.2 Les différents systèmes de captage des gaz 1.3 Les unités du système: puits, collecteurs, etc. 1.4 Efficacité du captage Page 20
Efficacité du captage Elle dépend de: La surface de la décharge couverte par les collecteurs verticaux et horizontaux Entretien et maintenance réguliers du système de collecte (1 fois/semaine) Surveillance et optimisation du système par mesure de la pression et de la concentration du gaz (CH 4, CO 2 et O 2 ) et réglage du système. L'efficacité du captage des gaz de décharge est en général inférieure à 75%. En Europe, pour une décharge bien exploitée ont peut atteindre un captage de 50 à 60% de la quantité de gaz produite. Page 21 Efficacité du captage Dans la plupart des cas, l'efficacité de la collecte dans les pays en développement est plus faible, pour cause : manque de personnel qualifié systèmes de collecte moins sophistiqués manque d entretien régulier D après l expérience d ICP, une efficacité de captage de maximum 30 % est envisageable dans les pays en développement. Pour optimiser le captage, une formation du personnel est indispensable. Page 22
: Captage, traitement et valorisation du biogaz (CBP 2.7) 3. Valorisation du gaz de décharge Mai 24/ MiS Page 23 Formation Décharges contrôlées Module 2 2.1 Introduction 2.2 Traitement par combustion en torchère 2.3 Traitement par lavage ou biofiltre 2.4 En images Page 24
Concentration en méthane des différents traitements Cogénérateur Torchère haute température Torchère modifiée haute température Torchère pour gaz pauvre VocsiBox (Haase) Biofiltre 0 % 5 % 15 % 25 % 40 % 60 % 80 % Méthane (CH 4 ) Source: Haase, Neumünster Page 25 2.1 Introduction 2.2 Traitement par combustion en torchère 2.3 Traitement par lavage ou biofiltre 2.4 En images Page 26
Traitement par combustion en torchère Torchère Coupe flamme Source: www.environment-agency.gov.uk Vanne d arrêt Compresseur Vanne de contrôle du débit Page 27 Traitement par combustion en torchère Schéma d une torchère Source: Fackel EGH Fa. Hofstetter Page 28
Traitement par combustion en torchère Torchère Haute Température Torchère conventionnelle avec combustion interne et pré-mélange de l air Torchère conventionnelle avec combustion interne sans pré-mélange de l air k Point de mesure aux niveaux i i Niveaux au-dessus de la chambre de combustion T Température in C y/d Chemin parcouru à un niveau i par rapport au diamètre D de la chambre de combustion Page 29 2.1 Introduction 2.2 Traitement par combustion en torchère 2.3 Traitement par lavage ou biofiltre 2.4 En images Page 30
Traitement par lavage ou biofiltre 1. Séchage COV* > 1500 mg/m 3 H 3 H 2S < 1500 mg/m 3 2 S > 1500 mg/m 2 COV < 1500 mg/m 3 2. Élimination COV 3. Désulfuration Source: www.verdesis.net (modifié) 4. Élimination exclusive siloxanes, ou siloxanes, H 2 S et COV * COV = Composé organique volatil Page 31 Traitement par lavage ou biofiltre 1. Séchage Enlever l eau du gaz Refroidir à 4 C pour abaisser son point de rosée puis réchauffer augmenter le PCI (pouvoir calorifique inférieur) du gaz éviter la corrosion des pièces mécaniques éviter formation d acide 2. Élimination des COV Système d adsorption / désorption et élimination des COV Élimination de plus de 50% des COV Source: www.verdesis.net Page 32
Traitement par lavage ou biofiltre 3. Désulfuration Lavage du gaz à la soude avec régénération biologique Le gaz est injecté dans d une solution aqueuse contenant de la soude dans une colonne Le H 2 S contenu dans le flux de gaz réagit avec la soude et passe dans la solution. Pour quantités de H 2 S importantes Débit et taux de H 2 S constant Adsorption sur charbon actif imprégné Éponges ferrugineuses Pour 20 à 30 tonnes de H 2 S/an Peu coûteux en exploitation Maintenance complexe Source: www.verdesis.net Page 33 Traitement par lavage ou biofiltre 4. Système de traitement exclusif contre les siloxanes Silicones contenant des liaisons Si-O avec des groupes méthyles Causent des dépôt de SiO 2 encrassement du moteur à gaz Adsorption sur charbon actif/graphite actif Adaptation à la taille des siloxanes Élimination < 0,1mg/Nm 3 OU Élimination de H 2 S, COV et siloxanes Filtration simultanée (multicouches charbon actif et graphite) Source: www.siloxa.com Page 34
2.1 Introduction 2.2 Traitement par combustion en torchère 2.3 Traitement par lavage ou biofiltre 2.4 En images Page 35 Station intermédiaire de collecte des gaz Décharge de Munich, Allemagne Page 36
Station intermédiaire de collecte des gaz Décharge de Grønmo, Norvège Page 37 Station intermédiaire de collecte des gaz Décharge de Grønmo, Norvège Page 38
Compresseur Décharge de Grønmo, Norvège Page 39 Compresseur Décharge de Burghof, Allemagne Page 40
Jauge de pression - Décharge de Burghof, Allemagne Pression Raccord rapide pour échantillonnage de gaz Page 41 Torchère et station intermédiaire de captage des gaz de la décharge de Grønmo, Norvège Page 42
Torchère conventionnelle et torchère haute température Burghof, Allemagne Torchères: Roediger Page 43 : Captage, traitement et valorisation du biogaz (CBP 2.7) 3. Valorisation du gaz de décharge Mai 24/ MiS Page 44 Formation Décharges contrôlées Module 2
3. Valorisation du gaz de décharge Utilisation du gaz de décharge Type de valorisation Rendements de conversion instantanés Electricité seule (moteur à gaz ou turbine) 30 à 35 % Chaleur (Chauffage bâtiments) Cogénération (Electricité et chaleur) Conversion en gaz naturel Source: www.ademe.fr 80 à 90 % 70 à 90 % 80 à 85 % Page 45 3. Valorisation du gaz de décharge Energie récupérable du gaz de décharge Energie mécanique 36.6 % Energie électrique récupérable 33.7 % Pertes d énergie 18.8 % Energie thermique 63.4 % Si seul, un moteur à gaz est Energie utilisé thermique pour produire de l énergie récupérable électrique à partir du gaz de47.5 décharge, % alors seulement 30 à 40 % de l énergie contenue dans le gaz de décharge est réutilisée. Energie récupérable du gaz de décharge par un moteur à gaz par exemple Page 46
3. Valorisation du gaz de décharge Cogénération avec installation de méthanisation Source: www.pro2.de Page 47 3. Valorisation du gaz de décharge Cogénération avec torchère (par sécurité) Puits de gaz Station intermédiaire Cogénération de collecte de gaz Torchère Compresseur Transformateur Source: www.pro2.de Page 48
3. Valorisation du gaz de décharge Cogénération Torchère Conteneur de cogénération Source: Haase, Neumünster Mai 24/ MiS Formation Décharges contrôlées Module 2 Page 49 3. Valorisation du gaz de décharge Cheminée d échappement des gaz Cogénération Sortie d air Entrée d air Source: Burkhardt & Hommel 1994 Mai 24/ MiS Formation Décharges contrôlées Module 2 Page 50
3. Valorisation du gaz de décharge Cogénération Page 51 3. Valorisation du gaz de décharge Cogénération du gaz des décharges avec des moteurs de MAN Exemple (gaz: 60 % CH 4 et 40 % CO 2 ) Moteur Puissance Taux de Rendement Type kw él. kw therm. kw primaire % électr. % therm. % total LCO836 104 127 271 38,4 46,9 85,3 LC2876 191 216 492 38,9 43,9 82,8 LC2848 252 291 650 38,9 44,8 83,6 LC2842 365 426 936 39,0 45,5 84,5 Source: Pro2, cogénéneration avec des moteurs de MAN Page 52
3. Valorisation du gaz de décharge Microturbine (autre possibilité) Page 53 3. Valorisation du gaz de décharge Microturbine (autre possibilité) L avantage de la microturbine est qu elle tourne avec une concentration en CH 4 très faible par rapport au cogénérateur. Source: www.instablogsimages.com Page 54
Merci pour votre attention Gerd BURKHARDT Directeur général burkhardt@icp-ing.de Pélagie BALL Gestion de projets ball@icp-ing.de Auf der Breit 11 76227 Karlsruhe Allemagne www.icp-ing.de Page 55