Le présent article présente trois procédés de filtration tertiaire commercialisés par Veolia et visant différents objectifs : le Discfilter, la technologie 3FM et le procédé [microfiltration + désinfection UV + chloration].
Discfilter : élimination des matières en suspension et des œufs d’Helminthe
Présentation
Le Discfilter fabriqué par Hydrotech est un procédé de filtration par microtamisage reposant sur le blocage physique des particules, dans lequel les particules plus grandes que la maille du filtre sont censées être retenues.
Le Discfilter est composé d'un tambour central équipé de disques montés verticalement et comportant de part et d’autre un élément filtrant (figure 1.1). Un Discfilter peut comporter de 1 à 20 disques en parallèle.
[Photo : Figure 1.1 Schéma du Discfilter.]
Mots clés : Traitement tertiaire, Discfilter, 3FM, Microfiltration
[Photo : Figure 1.2 Résultats obtenus avec la technologie Discfilter.]
fonction du modèle et l’élément filtrant est composé de polyester tissé qui peut présenter une maille de 10, 18 ou 30 µm.
L’eau à traiter s’écoule par gravité du tambour central sur les disques et les matières en suspension sont bloquées du côté interne des panneaux filtrants. Au fur et à mesure de la rétention, les particules freinent l’écoulement de l’eau à travers le disque et le niveau de l’eau à l’intérieur du tambour monte jusqu’au seuil d’activation d’un capteur de niveau qui commande la rotation de l’ensemble. Un cycle de lavage à contre-courant est alors lancé. Des buses vaporisent l’eau filtrée depuis la face extérieure des disques, les solides sont ainsi décollés du filtre et évacués via un bac de récupération. La filtration fonctionne en continu même pendant le lavage à contre-courant.
Exemple de résultats
La figure 1.2 présente les résultats obtenus sur un modèle pilote HSF 1302-LF de 10 µm en 2002 et sur site en 2003-2004 sur deux Discfilters HSF 2208 à Williamson (États-Unis). Williamson est une station d’épuration à boue activée.
Pour de faibles concentrations en matières en suspension (MES) en entrée (< 10 mg/L), l’efficacité d’élimination des MES est de l’ordre de 50 à 70 % parce que les particules sont généralement petites. Si la concentration en MES augmente, l’efficacité d’élimination augmente également pour atteindre des valeurs de 70 à 80 % ou davantage pour une entrée de 30 mg MES/L.
Une expérience a été menée à Barcelone afin d’évaluer l’efficacité du Discfilter d’Hydrotech en termes de rétention des œufs d’Helminthe. Le pilote correspondait au modèle HSF 2204/1 monté avec des panneaux filtrants de 10 µm. Une grande quantité d’œufs de ces parasites a été introduite dans un réservoir d’entrée. Après filtration, l’eau a fait l’objet d’une recirculation afin de constituer un circuit fermé et d’éviter les pertes d’œufs. Le procédé de filtration fut maintenu en fonctionnement pendant deux jours à raison de 8 heures par jour. Des échantillons composites furent prélevés en entrée et en sortie sur 30 minutes toutes les demi-heures. Les résultats du premier jour sont résumés dans le tableau 1.1. Le deuxième jour a confirmé ces résultats.
Tableau 1.1 : Rétention des œufs d’Helminthe par le Discfilter d’Hydrotech (jour 1)
Procédé 3FM : Garantie d’une concentration en MES en sortie inférieure à 5 mg/L, élimination de 1 à 2 Log en œufs d’Helminthe
Présentation
La technologie 3FM correspond à une filtration en profondeur (figure 2.1) qui utilise des fibres souples en polyamide. Le filtre fonctionne selon le principe d’une alternance de phases de filtration et de lavage. Pendant la phase de filtration, l’eau à traiter est injectée par la conduite d’alimentation située au niveau de la partie basse de l’appareil et introduite de manière homogène grâce à un anneau périphérique perforé. Après avoir traversé le média, l’eau est collectée dans une conduite centrale perforée et évacuée par la partie supérieure de l’appareil. Quand la pression interne atteint un seuil prédéfini ou quand la minuterie atteint un temps prédéfini correspondant au colmatage du filtre, le lavage est amorcé. Le lavage consiste à injecter de l’air sous le média pendant quelques secondes.
Exemple de résultats
La figure 2.2 présente les résultats d’une expérience menée en France avec le filtre de 600 mm de diamètre. Le débit était de 20 ou 28 m³/h. Le pilote était alimenté par l’effluent provenant du clarificateur secondaire de la station d’Auvers-sur-Oise grâce à une pompe centrifuge submersible. La station d’épuration d’Auvers-sur-Oise est une station classique à boue activée qui effectue un traitement biologique des nutriments.
À l’exception de la période entre les jours 200 et 210 pendant laquelle l’aération dans les bassins de boue activée a été interrompue (données non présentées), la concentration en MES en sortie était inférieure à 5 mg/L la majeure partie du temps. La concentration moyenne en MES en sortie était de 3,3 mg/L ± 1,1 mg/L pour une concentration en entrée de 10 à
[Photo : Figure 2.1 Schéma du filtre 3FM.]
[Photo : légende : Figure 2.2 Élimination des matières en suspension par la technologie 3FM.]
60 mg/L pendant 9 mois.
Une expérience similaire à celle effectuée avec le Discfilter a été menée pour évaluer la technologie 3FM en termes de rétention des œufs d’Helminthe. Pour une concentration en œufs d’Helminthe en entrée de 10^4-10^5 œufs/100 L, un abattement de 1 à 2 Log a été obtenu.
Procédé [microfiltration + désinfection UV + chloration] : élimination avancée des paramètres microbiologiques
Présentation
Le seuil de filtration de la microfiltration est de 0,1 µm, permettant une rétention totale des Giardia et Cryptosporidium, l’élimination des matières en suspension et une turbidité inférieure à 0,1 NTU quelle que soit l'eau brute traitée. La membrane, composée de fibres creuses, requiert régulièrement des lavages à contre-courant mécaniques et chimiques afin d’en préserver l’efficacité.
Les rayons UV désactivent les bactéries et les virus en altérant les acides nucléiques (ADN et ARN). Le chlore est un puissant réactif bactéricide et virucide.
Exemple de résultats
Une expérience a été menée pour évaluer l’efficacité du procédé [microfiltration + désinfection UV + chloration] en termes d’élimination de différents paramètres microbiologiques. L’objectif était de permettre la réutilisation de l’eau pour l’irrigation de parcs accessibles au grand public. La figure 3.1 présente le schéma du pilote.
Le tableau 3.1 présente quelques résultats microbiologiques avant et après le traitement tertiaire.
Aux différentes dates, aucune présence de légionelles et de bactériophages RNA n'a été mesurée après chloration pour une concentration maximale avant la microfiltration de 20 000 légionelles/100 mL et de 5 bactériophages RNA/100 mL. Aucune présence d’œufs d’Helminthe, de salmonelles et d'entérovirus n’a été mesurée avant la microfiltration.
Tableau 3.1 Résultats microbiologiques avant et après le traitement tertiaire
| BMF |
ACI |
BMF |
ACI |
BMF |
ACI |
| 33 000 |
0 |
240 |
0 |
23 |
0 |
| 33 000 |
0 |
100 |
0 |
23 |
0 |
| 1 600 |
0 |
240 |
0 |
23 |
0 |
| 48 000 |
0 |
240 |
0 |
23 |
0 |
| 4 900 |
0 |
100 |
0 |
23 |
0 |
| 2 200 |
0 |
240 |
0 |
23 |
0 |
BMF = avant microfiltration, ACI = après chloration.
[Photo : légende : Figure 3.1 Pilote du procédé [microfiltration + désinfection UV + chloration]]
Conclusion
• Le Discfilter d’Hydrotech est un système simple et compact, facile à gérer. Il permet la rétention des œufs d’helminthes (< 1 œuf/100 L) et l'efficacité de l’élimination des matières en suspension est généralement comprise entre 70 et 80 %.
• La technologie 3FM est également un système simple, mais légèrement plus onéreux. Ce procédé garantit une concentration en matières en suspension en sortie inférieure à 5 mg/L et un abattement en œufs d’Helminthe de 1 à 2 Log.
• Le procédé [microfiltration + désinfection UV + chloration] permet de répondre aux exigences du Ministère de la Santé Publique français portant sur la réutilisation des eaux usées pour l'irrigation des parcs accessibles au grand public. Toutefois, ce procédé est plus coûteux et requiert une gestion rigoureuse, en particulier pour la microfiltration afin d’éviter une fuite d’amibes.
