Fiche descriptive : Incinération

De : Services publics et Approvisionnement Canada

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Description

L'incinération consiste, dans une première unité, à brûler et à volatiliser les matières à traiter en présence d’oxygène à des températures suffisamment élevées, variant de 870 à 1?200 °C (1?600 à 2?200 °F), pour détruire les contaminants. Plusieurs types de matières peuvent être traitées par incinération, incluant des sols, des boues, des liquides et des gaz. Une chambre de combustion secondaire permet de collecter et de traiter les émissions gazeuses et autres sous-produits résultant de la combustion.

Il existe différents types d’incinérateurs. L’incinérateur à lit circulant utilise l'air à haute vitesse pour entraîner les particules de matière à traiter dans la zone de combustion où les contaminants sont détruits à des températures entre 780 et 870 °C (1?450 et 1?600 °F), soit des températures plus basses que celles d’un incinérateur classique. La turbulence créée par la haute vitesse de l'air répartit la chaleur uniformément dans la zone de combustion et permet de mélanger complètement les matières à traiter durant la combustion. Le mélange créé par l’air et la température d'opération réduisent les coûts de traitement et le potentiel d'émission de gaz tels que l'oxyde d'azote et le monoxyde de carbone.

L'incinération à infrarouge utilise la résistance électrique ou des tubes rayonnants au gaz pour chauffer les matières à traiter. Les températures d'opération peuvent atteindre 870 °C (1?600 °F). Un ventilateur distribue de l'air à certaines sections, le long du convoyeur, afin de contrôler le taux d'oxydation des matières à traiter. Les combustibles restants sont incinérés par un système de postcombustion situé au bout du convoyeur.

Les incinérateurs à four rotatif permettent de traiter les solides, les liquides, les boues et les débris. La rotation de la chambre de combustion, constituée d'un cylindre légèrement incliné, permet le mélange complet de son contenu pendant le traitement. Une seconde chambre de combustion permet de faire le traitement des gaz à haute température (1?700 à 2?000 °F).

Liens Internet :

Mise en œuvre de la technologie

Un incinérateur, incluant les unités de brûlage primaire et secondaire, de même que le système de traitement des effluents gazeux peuvent être construits temporairement, directement sur le site, ou bien les matériaux contaminés peuvent être transportés à l’incinérateur fixe.

La mise en œuvre d’un traitement par incinération peut inclure :

  • la préparation du site pour la mise en place de l’incinérateur et des autres équipements, soit la préparation du terrain, la mise en place de clôtures, la construction de plateforme, etc.;
  • la récupération des matières à traiter soit l’excavation des sols, des sédiments, des boues ou des déchets, dans le cas des matériaux solides;
  • dans le cas d’eau souterraine ou de surface, des aménagements (puits, tranchées, drains) et/ou des équipements de pompage seront requis pour les prélever;
  • le transport des matières à traiter est requis si l’incinérateur n’est pas aménagé sur le site;
  • l’installation de tous les équipements nécessaires pour l’incinérateur;
  • la récupération et la gestion des matières traitées;
  • le démantèlement des installations et la remise en état du site.

La mise en place d’un incinérateur temporaire est sujette au respect de certaines lois et certains règlements qui pourraient nécessiter l’obtention de permis ou autorisation.

Matériaux et entreposage

  • L’opération d’un incinérateur requiert de l’oxygène ou un apport d’air suffisant, des combustibles adaptés au type d’appareil de combustion et aux capacités de l’incinérateur;
  • Un système de traitement secondaire pour le refroidissement et le traitement des effluents gazeux doit aussi être mis en place.

Résidus et rejets

  • L’incinération génère du matériel résiduel, tel que les sols, les sédiments et les boues traités, de même que des cendres résultant de la combustion;
  • L’incinération produit aussi des gaz de combustion qui doivent être refroidis et traités avant d’être rejetés dans l’atmosphère afin de réduire la contamination de l’air;
  • Des résidus du système de traitement des effluents gazeux pourraient aussi être générés.

Analyses recommandées dans le cadre d’une caractérisation détaillée

Analyses physiques

  • La teneur en eau du sol
  • L'analyse granulométrique
  • Les caractéristiques physiques du contaminant incluent :
    • la viscosité
    • la densité
    • la solibilité
    • la pression de la vapeur
    • etc.
  • Le point de fusion de la matrice
  • Le pouvoir calorifique (sol, sédiment, boue)

Essais recommandés dans le cadre d’une caractérisation détaillée

Essais chimiques

  • Lorsque de nouvelles matières doivent être traitées, des études de faisabilité sont recommandées afin de déterminer la composition des émissions gazeuses et des cendres formées lors de l’incinération sur le site. Aucun essai n’est requis lorsque les matières sont traitées à l’extérieur du site.

Autre information recommandée pour une caractérisation détaillée

Phase III

  • Le volume de sol à traiter

Remarques :

Ces données sont requises pour chacun des lots de matières à traiter qui doit être envoyé à l’incinérateur.

Applications

  • L'incinération peut être utilisée pour la restauration des sols contaminés avec des matières explosives et des composés organiques chlorés tels que les BPC et les dioxines et furanes;
  • Technologie efficace lors du traitement de composés organiques semi-volatils et des pesticides;
  • Efficacité moindre pour le traitement des composés organiques volatils et de certains hydrocarbures pétroliers;
  • Applicable pour le traitement des sols, des boues, et des sédiments, de même que les liquides et les gaz.

Applications aux sites en milieu nordique

Étant donné la quantité d’énergie requise pour l’incinération et le maintien des températures élevées, l’incinération en milieu nordique peut s’avérer une méthode de traitement coûteuse. De même, ce type d’installation requiert un suivi rigoureux qui pourrait être limité dans ce type de milieu qui se trouve souvent isolé.

Type de traitement

Type de traitement
Type de traitementS’applique ou Ne s’applique pas
In situ
Ne s’applique pas
Ex situ
S’applique
Biologique
Ne s’applique pas
Chimique
Ne s’applique pas
Contamination dissoute
Ne s’applique pas
Contamination résiduelle
S’applique
Contrôle
Ne s’applique pas
Phase libre
S’applique
Physique
S’applique
Résorption
S’applique
Thermique
S’applique

État de la technologie

État de la technologie
État de la technologieExiste ou N'existe pas
Démonstration
N'existe pas
Commercialisation
Existe

Contaminants ciblés

Contaminants ciblés
Contaminants ciblésS'applique, Ne s'applique pas ou Avec restrictions
Biphényles polychlorés
S'applique
Chlorobenzène
S'applique
Composés inorganiques non métalliques
Ne s'applique pas
Composés phénoliques
Avec restrictions
Explosifs
S'applique
Hydrocarbures aliphatiques chlorés
Avec restrictions
Hydrocarbures aromatiques monocycliques
Avec restrictions
Hydrocarbures aromatiques polycycliques
S'applique
Hydrocarbures pétroliers
Avec restrictions
Métaux
Ne s'applique pas
Pesticides
S'applique

Durée du traitement

Durée du traitement
Durée du traitementS’applique ou Ne s’applique pas
Moins de 1 an
S’applique
1 à 3 ans
S’applique
3 à 5 ans
Ne s’applique pas
Plus de 5 ans
Ne s’applique pas

Considérations à long terme (à la suite des travaux d'assainissement)

Les matières à traiter doivent d’abord être récupérées (excavées ou pompées). Ainsi, un site où il est prévu de faire de l’incinération devrait normalement respecter les critères applicables et ne pas nécessiter de suivi à long terme.

Si un incinérateur doit être aménagé sur le site, il sera démantelé lorsque toutes les matières à traiter l’auront été.

Produits secondaires ou métabolites

  • L'incinération peut produire des éléments cancérigènes ou toxiques, incluant des métaux lourds, des composés organiques provenant d'une combustion partielle tels que des chlorures de polyvinyle, des résidus de la combustion d'herbicides et d'autres composés organiques;
  • La combustion partielle d'hydrocarbures pétroliers chlorés peut produire des hydrocarbures aromatiques polycycliques, des dioxines et des furanes. Plusieurs de ces sous-produits sont répertoriés comme ou présumés être des substances cancérigènes;
  • Des métaux lourds peuvent s'accumuler dans les cendres, les rendant toxiques. Ces cendres peuvent avoir besoin de traitements particuliers avant qu'on puisse en disposer;
  • Certains métaux lourds incluant le plomb, le cadmium, le mercure et l'arsenic peuvent se vaporiser partiellement et être dégagés dans l'environnement en émissions gazeuses;
  • Certains métaux peuvent réagir avec des composés chimiques (chlorures ou sulfures) lors de la combustion pour former des composés plus volatils et toxiques que les contaminants d'origine. Ces nouveaux composés sont généralement des composés intermédiaires qui peuvent être détruits.

Limitations et effets indésirables de la technologie

  • Les émissions importantes de gaz toxiques doivent être contrôlées et traitées;
  • Les cendres contenant du sodium et du potassium et ayant une basse température de fusion peuvent affecter la composition de la chambre de combustion ou former des particules volatiles collantes qui peuvent obstruer le système de traitement des émissions gazeuses;
  • Le traitement des matières contaminées dans des incinérateurs fixes nécessite la manutention et le transport de matières dangereuses;
  • Les besoins en énergie du système de combustion et les règlements stricts sur la composition des émissions gazeuses font de l'incinération l'une des technologies de restauration les plus onéreuses;
  • L'incinération est très peu acceptée par le public.

Technologies complémentaires améliorant l’efficacité du traitement

  • Le tamisage de la matière contaminée concentre les contaminants dans un volume réduit, ce qui permet de diminuer la quantité à traiter et les coûts;
  • L'incinération peut constituer le traitement final d'une série de technologies de restauration ex situ des sols.

Traitements secondaires requis

  • Un système de collecte et de traitement des émissions gazeuses est essentiel afin de retirer les particules et de neutraliser ou d'éliminer les gaz acides (chlorure d'hydrogène, oxyde d'azote, oxyde de soufre) produits;
  • Un système de refroidissement des émissions gazeuses peut être requis après le traitement des émissions et avant leur rejet;
  • Un suivi régulier de la composition des émissions gazeuses avant qu'elles ne soient relâchées dans l'atmosphère est requis;
  • La disposition des cendres et autres résidus de combustion doit être faite en tenant compte de la composition de ces matières.

Exemples d'application

Les sites suivants fournissent des exemples d'application :

Performance

L'incinération, surtout en usine, a été sélectionnée et utilisée comme méthode de traitement sur plus de 150 sites Superfunds aux États-Unis. Au Canada, l'incinération est sujette à plusieurs restrictions et réglementations.

La destruction et l'élimination de contaminants par un système d'incinération qui fonctionne correctement sont de 99,9 %, ce qui correspond aux objectifs de traitement pour les BPC et les dioxines et furanes.

Mesures pour améliorer la durabilité de la technologie et/ou favoriser l’assainissement écologique

  • Optimisation de l’installation du dispositif de chauffage pour réduire les besoins en énergie
  • Optimisation des processus de traitement des effluents gazeux

Impacts potentiels de l'application de la technologie sur la santé humaine

Poussière

S’applique

Surveillance des conditions favorables à la dispersion lors de l’excavation des matières à traiter

Émissions atmosphériques/de vapeurs – sources ponctuelles ou cheminées

S’applique

Surveillance des émissions (choix des paramètres, des types d’échantillons et du type d’intervention [fonction de la source, du risque ou des exigences locales])

Émissions atmosphériques/de vapeur – sources non ponctuelles

Ne s’applique pas

S. O.

Air/vapeur – sous-produits

S’applique

Surveillance des émissions (choix des paramètres, des types d’échantillons et du type d’intervention [fonction de la source, du risque ou des exigences locales])

Ruissellement

Ne s’applique pas

S. O.

Eau souterraine – déplacement

S’applique

Modélisation des effets du pompage requis et surveillance à l’aide de capteurs de pression

Eau souterraine – mobilisation chimique/géochimique

S’applique

Modélisation des effets du pompage requis et surveillance à l’aide de capteurs de pression

Eau souterraine – sous-produit

Ne s’applique pas

S. O.

Accident/défaillance – dommage aux services publics

S’applique

Vérification des dossiers et obtention des permis préalables aux travaux d’excavation, élaboration de procédures d’excavation et d’intervention d’urgence

Accident/défaillance – fuite ou déversement

S’applique

Examen des risques, élaboration de plans d’intervention en cas d’accident et d’urgence, surveillance et inspection des conditions dangereuses

Accident/défaillance – incendie/explosion

S’applique

Examen des risques, élaboration de plans d’intervention en cas d’accident et d’urgence, surveillance et inspection des conditions dangereuses

Autre – manipulation des sols contaminés ou autres solides

S’applique

Examen des risques, élaboration de plans d’intervention en cas d’accident et d’urgence, surveillance et inspection des conditions dangereuses

Autre

Ne s’applique pas

S. O.

Références

Auteur et mise à jour

Fiche rédigée par : Josée Thibodeau, M.Sc, Conseil national de recherches

Mise à jour par : Martin Désilets, B.Sc., Conseil national de recherches

Date de mise à jour : 8 juin 2016

Dernière mise à jour par : Nathalie Arel, P.Eng., M.Sc., Christian Gosselin, P.Eng., M.Eng. and Sylvain Hains, P.Eng., M.Sc., Golder Associés Ltée

Date de mise à jour : 22 mars 2019

Version :
1.2.5