Choix d’une technologie de traitement des eaux de lixiviation du lieu d’enfouissement de la Ville de Québec

1. Présenté par : Jean Bernier, ing., M.Sc., André Simard et associés Choix d’une technologie de traitement des eaux de lixiviation du lieu d’enfouissement de la Ville de Québec Le 11 octobre 2007

2. Objectifs de l’étude • évaluer les stratégies et technologies envisageables pour le traitement du lixiviat du LES et du LET afin de définir celles les plus appropriées au lieu d’enfouissement de Saint-Tite-des-Caps/Saint-Joachim : • Traitement des lixiviats du LES et du LET conjointement in-situ ; • Traitement des lixiviats du LES et du LET séparément in-situ ; • Traitement du lixiviat à la station de traitement des eaux usées (STEU) de Beaupré ou Boischatel suite à un prétraitement in-situ, si requis ; • Utilisation de l’énergie des biogaz du LES pour chauffer le lixiviat et accroître la capacité de traitement ; • Élimination du transport de lixiviat par camion citerne.

3. Traitement aux STEU de Boischatel et Québec • Options rejetées à priori : • Obligation de transporter par camion • La STEU de Boischatel utilise un traitement physico-chimique qui n’est pas adapté au lixiviat • Faible enlèvement de la DBO5 et du NH4 • La STEU Est de Québec ne peut accepter le lixiviat durant certaine périodes critiques (printemps, automne). • Pas une option à privilégier à long terme.

4. Traitement du lixiviat à la STEU de Beaupré • Traitement de type physico-chimique • Faible enlèvement de la DBO5 soluble et du NH4 • Peu adapté au traitement du lixiviat • Paramètres de conception à l’affluent (STEU Beaupré) • Q = 12 892 m3/d (9372 m3/d en 2005) • DBO5 = 1223 kg/d (1471 kg/d en 2005) • MeS = 1445 kg/d (1307 kg/d en 2005) • Norme applicable à la STEU Beaupré = MeS • Rendement de 55% pour l’enlèvement de la DBO5 en 2005

5. Traitement du lixiviat à la STEU de Beaupré • Le MDDEP n’autorisera pas l’utilisation de la STEU sans: • La modification du procédé de traitement de la STEU • Le prétraitement exhaustif des eaux de lixiviation avant rejet à l’égout sanitaire de Beaupré • DBO5 maximale= 290 mg/l (REIMR = 65 mg/l) • NH4 maximal = 30 mg/l (REIMR = 10 mg/l) • Prétraitement requis correspondrait essentiellement à un traitement complet in-situ

6. Traitement du lixiviat à la STEU de Beaupré • Traitement à la STEU de Beaupré imposerait l’obligation d’installer: • une conduite de refoulement sur 8,5 à 10 km • une station de pompage d’environ 7,5 l/s à 10 l/s • divers ouvrages de protection (purgeurs d’air, accès nettoyage, etc.) • Aménagement de la conduite dans l’emprise d’Hydro-Québec ou « sentier des draveurs » • Problématique du roc en surface par endroit • Nombreuses servitudes à acquérir (environ 70 lots traversés) • Présence de la carrière Ladufo en exploitation • Coût d’aménagement injustifié par rapport au traitement in-situ (2,50 à 3,25 M$) vs traitement (3,8 M$ à 4,5 M$) • Le MTQ ne considère pas envisageable l’aménagement d’une conduite en bordure de la route 138

7. Composition des eaux de lixiviation

8. Exigences réglementaires

9. Objectifs environnementaux de rejet • Objectifs fixés par la DSEE du MDDEP en fonction des usages du cours d’eau • Révision préliminaire en mars 2007 en fonction de la future prise d’eau • Modifications mineures par rapport aux OER établis initialement à cause du facteur de dilution important • 2 paramètres modifiés • 5 paramètres ajoutés

10. Recommandations • Traitement in-situ des eaux de lixiviation en fonction des exigences du REIMR • Aménagement d’un traitement biologique performant pour réduire les charges élevées en DBO5 et en NH4 • Rejet des eaux traitées (Qmax = 650 m3/d) à la rivière Sainte-Anne (Qétiage = 466125 m3/d) • Traitement saisonnier sur 150 à 180 jours avec accumulation en hiver • Possibilité de chauffer le lixiviat en période d’eau froide pour réduire les besoins d’accumulation (2 mois/année) • Production de biogaz en diminution • Source d’énergie externe requise

11. Recommandations • Traitement conjoint des eaux du LES et du LET recommandé • Charge hydraulique supplémentaire = 33% • Charges organique et azotée supplémentaires relativement faibles par rapport à celles du LET (moins de 5%) • Le rejet des eaux traitées du LES selon les exigences du RDS impliquerait des OER plus sévères au LET • Juridiction d’Environnement Canada sur les rivières à poissons (essai de toxicité) • Perception sociale de recourir à des normes de rejet différentes

12. Appel de propositions de technologies • Appel de propositions de traitement effectué à l’hiver 2007 auprès de divers fournisseurs québécois • Critères d’analyses des technologies : • Performance et flexibilité • Maturité technologique • Démonstration d’opération en climat québécois • Coût de construction et d’opération • Utilisation des ouvrages existants

13. Appel de propositions de technologies • Deux technologies principales retenues : • Réacteur biologique séquentiel • Traitement biologique à supports fluidisés • SMBR (Suspended Media Bio-Reactor) • MBBR (Moving Bed Biofilm Reactor)

14. Réacteur biologique séquentiel (RBS) • Traitement de type boues activées à l’intérieur d’un réacteur biologique opéré en cuvée permettant de combiner les étapes de traitement • Alimentation, traitement biologique, sédimentation, décantation, purge des boues, rejet des eaux traitées

15. Traitement biologique à supports fluidisés (SMBR ou MBBR) • Traitement en continu à travers un réacteur biologique à supports fluidisés permettant le maintien d’une concentration élevée de biomasse

16. Mission technique • Visites de stations de traitement effectuées entre le 16 mai et le 15 juin 2007 pour : • Confirmer l’applicabilité de la technologie • Établir les avantages et inconvénients • Établir la fiabilité technique et opérationnelle • Identifier les contraintes particulières • Évaluer les coûts d’opération et d’entretien

17. Avantages : Rendement épuratoire élevé (DBO5 et NH4) Technologie très flexible Permet la nitrification et la dénitrification Performance démontrée dans le lixiviat Temps de rétention plus élevé Inconvénients : Opération plus complexe Automation et mécanique de procédé plus élaborées Bassin de post-égalisation requis Réacteur biologique plus volumineux Reacteur biologique séquentiel (RBS)

18. Avantages : Rendement épuratoire élevé (DBO5 et NH4) Faible empreinte au sol Simplicité d’opération Biomasse fixée résistante Améliore le transfert d’O2 Accroissement facile de la capacité de traitement Inconvénients : Moins flexible que le RBS Obligation de prévoir plusieures phases Ouvrages complémentaires requis pour sédimentation et décantation Moins d’historique que le RBS pour le lixiviat au Québec Traitement biologique à supports fluidisés (SMBR ou MBBR)

19. Conclusions • Les deux technologies sont aptes à traiter les eaux de lixiviation • Enlèvement de la DBO5 à plus de 98% • Nitrification performante jusqu’à 10 °C • 1 à 2 opérateurs seront requis pour l’opération, le suivi et l’entretien du système de traitement • La technologie à support fluidisé (SMBR, MBBR) permet de récupérer les ouvrages existants sans ajout d’infrastructures majeures

20. Station d’épuration recommandée • Traitement de l’ensemble des eaux du LES et du LET au nouvelles exigences environnementale du REIMR • Traitement saisonnier sur un minimum de 6 mois • Utilisation d’étangs aérés pour l’enlèvement de la charge en DBO5 • Technique simple, fiable et éprouvé au Québec • Temps de rétention élevé • Réacteur biologique (RBS, SMBR ou MBBR) pour l’enlèvement de l’azote ammoniacal NH4-N • Volume d’eau dans le réacteur faible permettant un chauffage d’appoint en début et fin de saison • Performance accrue pour l’enlèvement du NH4-N • Devis et obligation de performance pour le choix de la technologie

21. Station d’épuration recommandée • Description des ouvrages de traitement recommandés: • Aménagement d’une conduite d’amenée des eaux du LES • Construction d’un nouveau bassin d’accumulation d’environ 45000 m3 pour accepter les eaux du LES et du LET en période hivernale • Modification des deux bassins d’accumulations existants en étangs aérés pour enlever une proportion élevée de la charge organique en DBO5 • Transformation des deux bassins de béton existants pour implanter : • un réacteur biologique • un système de gestion des boues • un polissage et désinfection • Installation d’un système de chauffage d’appoint

22. Station d’épuration recommandée • Coût estimé du projet : 4 825 000 $ • LET : 3 848 000 $ • LES : 977 000 $ • Étapes en cours ou à venir : • Caractérisation complémentaire des eaux de lixiviation du LES et du LET (Été 2007) • Appel d’offres pour la technologie d’enlèvement de l’azote : octobre 2007 • Devis de performance pour fourniture complète des équipements • Deux ans d’opération et d’entretien pour démonstration de performance et formation du personnel • Appels d’offre pour réalisation des travaux de construction : Janvier 2008 • Construction à l’été 2008 • Mise en opération au printemps 2009