Nous nous proposons de décrire ci-après une nouvelle technologie utilisant le principe de la filtration à courant ascendant sur support filtrant flottant, que nous venons de mettre en application.
Nous avons ainsi mis au point le « Filtrazur », dont le support filtrant (« Médiaflo ») est constitué de billes de polystyrène expansé. La procédure de délivrance de l’agrément de ce matériau, dans le cadre des eaux destinées à la consommation humaine, est actuellement menée par le Ministère de la Santé sur avis motivé du CSHPF (Conseil Supérieur de l’Hygiène Publique de France) selon l’article L21 du Code de la Santé.
Le support filtrant constitue un lit fixe flottant retenu par un plafond situé au sommet de l’appareil. L’eau à traiter, introduite et répartie à la base de celui-ci percole par la suite au travers du matériau flottant et est recueillie à la partie supérieure du filtre.
La mise en œuvre peut se faire aussi bien en filtration directe, avec ou sans coagulation préalable, qu’après une phase de coagulation-décantation de l’effluent à traiter.
L’ensemble se présente sous la forme d’un poste de traitement automatisé, comprenant le ou les filtres (ouverts ou fermés, suivant les applications), les équipements de dosage des réactifs et l’automatisme qui assure les fonctions de régulation et le lavage du filtre (figure 1).
[Photo : Contrôle en continu de la turbidité de l’eau filtrée.]
Un mode de lavage original
Le lit filtrant est lavé par retour gravitaire d’eau filtrée. Par un phénomène de chasse, cette eau propre nettoie la masse filtrante de toutes les impuretés retenues en son sein, associant une fluidisation et un dénoyage. Simultanément, une agitation énergique de la surface inférieure assure efficacement le décolmatage et élimine tout risque de formation de « mudballs ». Les boues extraites au cours du lavage sont éliminées par le fond de l’appareil, le maintien de l’alimentation en eau brute favorise une élimination rapide de la tranche d’eau sale.
La mise en application de ce mode de lavage est aisément automatisable par simple mesure de la perte de charge. En l’occurrence, un capteur de pression effective (ou différentielle) permet de déclencher la vidange rapide par la partie basse du filtre, donc le lavage. Son arrêt, qui correspond au remplissage et à la remise en production, est géré par une minuterie de durée totale de lavage.
Le mode de lavage du Filtrazur ne nécessite pas l’introduction d’air surpressé : la séparation solide-liquide est en effet facilitée par la différence importante de densité qui existe entre l’eau et le matériau, ainsi qu’entre les matières en suspension et le matériau. La conception du filtre permet donc son lavage sans les équipements habituels de lavage — surpresseur, pompe de lavage — ou de bâche de stockage d’eau propre pour le lavage.
[Photo : Fig. 1 – Phases de fonctionnement du Filtrazur.]
Il faut noter en outre que, par rapport aux techniques classiques, la durée de
lavage (interruption de la production) est réduite de moitié et la production d'eau sale de lavage est réduite dans la même proportion, voire davantage.
Une application :
La filtration directe d'eau de surface
La filtration directe d'eau de Seine après coagulation-floculation a été expérimentée récemment. Les paramètres de fonctionnement étaient les suivants :
L'eau brute est de l’eau de Seine dont la température est de 15 °C et le pH de 7,8 à 8,2.
Le traitement appliqué a comporté trois opérations successives :
- préchloration à l'eau de Javel, pour assurer un résiduel de chlore libre ;
- coagulation à pH 7,2 — 7,3 avec un sel d’aluminium (polychlorure d’aluminium), à raison de 12 g·m⁻³ de produit commercial ;
- floculation aidée par un polymère anionique de synthèse (Prosedim AS 20) au dosage de 0,05 g·m⁻³ en produit sec.
[Photo : Cycle de filtration]
La vitesse de filtration était de 8 m³·m⁻²·h⁻¹.
Le lit filtrant, d'une épaisseur de un mètre, était garni de matériau Médiaflo de taille effective normalisée (TEN) de 1,2 mm.
On a ainsi obtenu une capacité de rétention en matières sèches par unité de surface de 2,8 kg MS·m⁻². La qualité de l'eau traitée (exprimée par la turbidité de l'eau filtrée) a atteint en moyenne 0,15 NTU. La perte de charge finale était de 2,5 m de colonne d’eau et la durée du cycle de 22 heures.
Les performances atteintes par ce type de filtres se sont révélées équivalentes à celles obtenues par filtration sur support granulaire du type sable, de caractéristiques granulométriques identiques, mais avec les avantages signalés au chapitre précédent.
Le Filtrazur trouvera son application tant dans le domaine des eaux potables que dans celui des eaux industrielles. Ses performances sont comparables à celles d'un filtre à sable de mêmes caractéristiques. Ce qui le différencie c'est la simplicité de sa conception, l'originalité du système de lavage, la facilité d'automatisation, qui en font un outil efficace et économique pour le traiteur d'eau.
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