Qu’est-ce que la Filtres à Sable ?
Le matériel de filtration sur sable, comme son nom l’indique, utilise du sable fin pour filtrer l’eau.
La filtration de l’eau à l’aide de sable est une technique qui existe depuis longtemps et qui est utilisée dans diverses situations, depuis les petits purificateurs d’eau domestiques jusqu’aux installations de traitement des eaux usées à grande échelle.
Utilisations du matériel de filtration à Sable
Le matériel de filtration sur sable sert essentiellement à éliminer les solides en suspension (composants de la turbidité de l’eau) de l’eau et est largement utilisé dans la production d’eau du robinet (purification de l’eau) et le prétraitement pour l’épuration des eaux usées. Dans de nombreux cas où de grandes quantités d’eau sont nécessaires pour un usage industriel, il n’est pas rentable d’utiliser l’eau du robinet.
Dans ce cas, l’eau des nappes phréatiques ou des rivières est légalement collectée et utilisée dans des équipements de filtration sur sable pour éliminer les solides en suspension dans l’eau. L’industrie alimentaire, en particulier les fabricants de boissons, purifie souvent l’eau traitée par l’équipement de filtration sur sable avec de l’acide hypochloreux ou d’autres substances pour produire de l’eau potable en interne.
Principe du filtre à sable
Le filtre à sable utilise du sable comme matériau filtrant, de sorte que la granulométrie du sable est un facteur très important pour déterminer la vitesse de filtration et la propreté de l’eau filtrée.
Pour obtenir la propreté souhaitée de l’eau, il est nécessaire de sélectionner correctement le sable en tant que média filtrant. Lorsqu’une grande propreté de l’eau est requise, il est possible d’utiliser du sable dont la granulométrie est inférieure à 0,3 mm ou même plus fine, de l’ordre de 0,02 mm.
Lorsque cette finesse est atteinte, la perte de charge augmente et l’écoulement de l’eau devient lent. C’est la raison pour laquelle certains équipements appliquent une pression à l’eau pour augmenter la vitesse de filtration.
Types de filtres à sable
Il existe deux principaux types de filtres à sable : la filtration rapide et la filtration lente.
1. La filtration rapide
Plus le matériau filtrant est grossier, plus la vitesse de filtration est élevée et plus le volume d’eau pouvant être filtré sur une petite surface est important. Cependant, si l’eau brute est filtrée telle quelle, la turbidité ne peut pas être éliminée. C’est pourquoi un coagulant est ajouté à l’eau brute en tant que prétraitement pour coaguler et précipiter les fines matières en suspension. l’eau surnageante est ainsi filtrée.
La procédure est la suivante :
- Introduire le coagulant (par exemple le chlorure de polyaluminium) dans l’eau brute et le mélanger à l’eau en remuant.
- Une agitation lente et continue entraîne la formation d’une masse importante (floc) qui précipite.
- Le surnageant est rapidement filtré à travers du sable grossier pour éliminer le floc fin restant.
La filtration rapide permet de traiter assez bien les eaux fortement polluées. Elle offre une capacité de traitement élevée par heure, même lorsqu’il n’est pas possible d’affecter un terrain à une grande installation de filtration. Elle convient au prétraitement des grandes stations d’épuration et à l’obtention de grandes quantités d’eau industrielle à partir de l’eau de rivière.
2. La filtration lente
La filtration lente est une méthode dans laquelle l’eau passe lentement à travers une fine couche de sable. Elle est ensuite filtrée à l’aide d’une membrane biologique formée à la surface des grains de sable, qui constituent le matériau filtrant. Le film biologique est semblable à de la gélatine et adhère non seulement aux substances responsables de la turbidité, mais aussi à une variété d’autres matières étrangères. De plus, il est capable d’éliminer les matières étrangères plus petites que les espaces entre les grains de sable.
Certains contaminants organiques (par exemple les bactéries nuisibles et les substances odorantes) sont décomposés et détoxifiés par les micro-organismes présents dans la biomembrane. Les matières organiques solubles dans l’eau et l’ammoniac, qui ne peuvent être éliminés par une filtration rapide, sont également réduits par les micro-organismes. Cela a pour effet d’éliminer la nécessité d’utiliser des produits chimiques pour le prétraitement. L’eau filtrée par la filtration lente est donc plus propre.
Les médias filtrants à filtration lente peuvent être nettoyés par lavage à contre-courant pour racler les saletés déposées sur la couche superficielle. Toutefois, cela risque de détruire la membrane biologique, d’où la nécessité d’un entretien planifié. De plus, le taux de filtration est faible et d’énormes unités de filtration sont nécessaires pour traiter de grands volumes d’eau.
Autres informations sur le filtre à sable
1. L’entretien du filtre à sable
Les matières en suspension retirées de l’eau s’accumulent à l’intérieur du système de filtration et doivent être enlevées régulièrement. Cependant, le remplacement de tous les médias filtrants est à la fois inefficace sur le plan financier et en termes de temps. C’est pourquoi de nombreux filtres à sable sont lavés à contre-courant. C’est-à-dire que l’eau s’écoule dans le sens inverse du flux d’eau pendant la filtration, de sorte que les masses filtrantes internes peuvent être nettoyées et réutilisées.
Comme le filtre à sable ne peut pas être utilisé pendant le lavage à contre-courant, il est courant d’installer deux réservoirs contenant des masses filtrantes et de les utiliser en alternance. Cependant, le lavage à contre-courant ne permet pas à lui seul d’éliminer complètement les matières en suspension. Si une petite quantité de saletés retenues s’accumule dans le média filtrant, cela peut éventuellement entraîner des inconvénients tels que le colmatage du lit de filtration.
Lorsque les performances de filtration ne sont plus suffisantes, il est temps de procéder à un entretien. S’il n’est pas possible de vérifier l’état intérieur par une fenêtre d’inspection, le moment est déterminé par les conditions de fonctionnement.
2. Les avantages et les inconvénients du filtre à sable
Avantages
Les avantages du filtre à sable sont que les coûts d’exploitation sont faibles et que les pannes sont peu probables. Le matériau filtrant est du sable de quartz dur. C’est pourquoi il y a peu de pertes dues au frottement entre les grains de sable pendant le fonctionnement normal et même pendant le lavage à contre-courant.
Normalement, le système est conçu pour maintenir des coûts d’énergie faibles en utilisant le principe du siphon. De plus, à l’exception du coagulant dans la filtration rapide, aucun produit chimique n’a besoin d’être introduit. Le nombre réduit de pièces mobiles signifie que les pannes sont extrêmement rares.
Inconvénients
L’inconvénient est que la filtration sans pression (par gravité uniquement) entraîne un taux de traitement plus lent par unité de surface. Cela signifie que l’équipement de filtration occupe une plus grande surface proportionnellement au volume d’eau traité. Si la productivité par unité de surface et de temps est importante, il faudra peut-être choisir d’autres méthodes de filtration.