Procédé optimisé de décontamination des cendres volantes d'incinérateur de déchets municipaux : enlèvement et récupération des métaux (Cd, Pb, Al, Zn) avec recirculation des lixiviats traités

摘要

Fly ashes produced by the incineration of municipal solid wastes are usually considered as hazardous wastes. The objective of the present study was to demonstrate the feasibility of a closed circuit decontamination process. The latter includes the reuse of treated process effluents and leads to the production of treated ashes that respect the toxicity characteristic leaching procedure (TCLP). The process should also reduce the production of metallic hazardous wastes and the operating costs. The results show that the process removes 70 ± 3% Cd and 18 ± 4% Pb from fly ashes during the chemical leaching (alkaline and acid) steps. The optimized process generates two types of metallic wastes. The first, representing 13 kg/tct (tons of treated ashes), is a nonhazardous waste produced during the nucleation–precipitation step at pH = 5. The second is classified as hazardous waste and is produced subsequently by precipitation at pH = 7. The production of this metallic hazardous waste is estimated at 29 kg/tct. The treated fly ashes respect the three leaching tests performed in this study, including the TCLP. Significant decreases in the water consumption (91%) and of chemicals used (12%) have been realized, in comparison with a reference decontamination process. These improvements result in a 36% decrease of the operating costs. Key words: fly ash, air pollution control residues (APCR), decontamination, metals, leaching, nucleation, precipitation, toxicity characteristic leaching procedure (TCLP), synthetic precipitation leaching procedure (SPLP).Les cendres volantes issues de l'incinération des déchets municipaux solides sont considérées habituellement comme des déchets dangereux. L'objectif visé de la présente étude consistait à démontrer la faisabilité d'un procédé de décontamination de cendres volantes en circuit fermé. Ce procédé inclut la recirculation des effluents du procédé et génère des cendres traitées qui respectent le test TCLP (« toxicity characteristic leaching procedure »). Le procédé devait également réduire la production de résidus métalliques dangereux et les coûts d'opération. Les résultats ont montré que le procédé permet d'enlever des cendres volantes 70 ± 3 % de Cd et 18 ± 4 % de Pb lors des étapes de lixiviation chimique en milieux alcalin et acide. Le procédé optimisé génère deux types de résidus métalliques, soit 13 kg/tct (tonne de cendres traitées) d'un résidu non dangereux obtenu d'une étape de nucléation–précipitation à pH = 5 et 29 kg/tct d'un résidu classé déchet dangereux, issu d'une précipitation subséquente à pH = 7. Après traitement, les cendres respectent les trois tests de lixiviation étudiés, dont le TCLP. Des réductions significatives de la consommation en eau de procédé (91 %) et en produits chimiques (12 %) ont été réalisées par rapport au procédé de décontamination de référence, ceci permettant de réduire les coûts d'opération du procédé de 36 %. Mots clés : cendres volantes, résidus du contrôle de la pollution de l'air (RCPA), décontamination, métaux, lixiviation, nucléation, précipitation, TCLP (« toxicity characteristic leaching procedure », méthode de lixiviation pour déterminer les caractéristiques de la toxicité), SPLP (« synthetic precipitation leaching procedure », méthode de lixiviation par précipitation synthétique).