filtres à sable aquazur

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Le lavage des filtres Aquazur est du type « air et eau » simultanés : il s’effectue par retour d’air à fort débit et d’eau à débit réduit, suivi d’un rinçage à débit moyen ne provoquant pas de mise en expansion du lit filtrant, puisque cette phase n’a qu’un rôle de transport des matières sorties du lit vers les goulottes d’eau de lavage.

On utilise principalement les filtres Aquazur V, fonctionnant en conception standard à des vitesses comprises entre 7 et 20 m · h^–1 et jusqu’à 30 m · h^–1 dans des conceptions adaptées, et, dans certains cas, les filtres Aquazur T, en particulier lorsque la ligne piézométrique est très tendue.

filtres Aquazur V

Une vitesse de filtration élevée, comprise entre 7 et 20 m · h^–1, entraîne des choix technologiques particuliers, concernant notamment :

le choix du matériau filtrant et sa hauteur ;
le mode de lavage ;
l’hydraulique générale.

Les filtres Aquazur V (figure 9) sont ainsi caractérisés par :

une grande hauteur d’eau au-dessus du lit filtrant, égale à 1 m au minimum et, dans la plupart des cas, à 1,20 m ;
une hauteur de matériau filtrant homogène, comprise entre 0,8 et 1,5 m ;
une taille effective du matériau filtrant, en général de 0,95 mm ou 1,35 mm (fourchette extrême : 0,7 mm et 2 mm) ;
un lavage simultané à l’air et à l’eau, accompagné d’un balayage en surface à l’eau brute, suivi d’un rinçage à l’eau, sans mise en expansion du lit filtrant et toujours avec balayage en surface. Ce balayage permet d’évacuer plus rapidement les impuretés à l’égout, ce qui réduit la durée du lavage et donc les besoins en eau filtrée en retour.

La régulation du niveau des filtres Aquazur V est assurée soit par un siphon partialisé, soit par une vanne papillon actionnée par un régulateur Regulazur (voir la section contrôle et régulation des filtres).

Les filtres Aquazur V peuvent être agencés en filtres simples (comportant un régulateur par filtre), ou en filtres doubles (deux cellules communiquant par le haut et par le bas et un seul régulateur).

lavage des filtres Aquazur V

Le lavage s’effectue suivant les séquences suivantes (figure 10) :

abaissement du plan d’eau jusqu’au niveau des bords supérieurs de la goulotte de lavage (6) par arrêt de l’alimentation ;
constitution du matelas d’air ;
soufflage par injection d’air et d’eau avec courant de balayage ;
rinçage à l’eau, avec maintien du courant de balayage, jusqu’à ce que l’eau évacuée à l’égout soit claire.

Les débits mis en œuvre sont les suivants :

débit de retour d’eau filtrée de lavage : 7 à 15 m³·h^–1·m^–2;
débit d’air de lavage : 50 à 60 m³·h^–1·m^–2;
débit de balayage : de l’ordre de 5 m³·h^–1·m^–2;
débit de rinçage : 15 m³·h^–1·m^–2.

Compte tenu des temps de manœuvre des vannes, le lavage dure 10 à 12 minutes et se termine par le remplissage du filtre jusqu’à son niveau normal de filtration.

intérêt du filtre Aquazur V

Ce filtre réunit tous les principes qui caractérisent une bonne filtration et un lavage efficace :

il est particulièrement adapté aux vitesses de filtration élevées pour lesquelles on peut utiliser des hauteurs de sable de 1 m à 2 m ;
il conserve une pression positive sur toute la hauteur du sable et durant tout le cycle de filtration ;
son mode de lavage, sans mise en expansion, évite tout classement hydraulique des matériaux du lit filtrant qui reste homogène, même avec des matériaux à fort coefficient d’uniformité (CE ~ 1,7 par ex.) ;
en lavage, le débit de retour d’eau filtrée est faible, ce qui réduit les équipements et la consommation d’énergie ;
la conception hydraulique est optimisée, à l’exemple des déversoirs d’eau de lavage, dont le profil a été conçu pour éviter les entraînements de matériaux filtrants ;
son lavage par retour d’eau pendant toute la période du soufflage se conjugue avec l’action du balayage de surface. La consommation d’eau de lavage varie généralement entre 1 et 3 % du volume filtré, selon la qualité de l’eau à traiter et la température ;
l’eau à filtrer continue à alimenter le filtre en totalité ou partiellement pendant toute la durée du lavage, pour assurer le balayage de surface ; les autres filtres de la même batterie ne subissent donc pas, pendant ce temps, d’augmentation brutale de débit et donc d’à-coups de leur vitesse de filtration ;
la remise en filtration s’effectue par élévation du niveau ce qui conduit à un démarrage progressif après lavage, quel que soit le type d’organe de régulation retenu. Ce démarrage progressif peut être étendu, si désiré, sur un temps de 15 minutes.

dimensions standards

Les surfaces standardisées des filtres Aquazur V à simple cellule sont comprises entre 24,5 et 105 m². Dans le cas des filtres à double cellule, les surfaces vont de 49 à 210 m².

La photo 3 représente un filtre Aquazur V en cours de construction ; on y voit :

le plancher filtrant avec ses buselures ;
la goulotte de balayage en V ;
la goulotte de départ des eaux de lavage.

filtres Aquazur à grande vitesse

Les filtres Aquazur V peuvent être employés à des vitesses supérieures à 20 m · h^–1, mais il est alors nécessaire d’en adapter la conception ; les filtres Aquazur V de l’usine de Prospect, à Sydney (Australie) en sont un exemple.

Prospect – Sydney Water Corporation:

Type d’eau : eau de barrage
Débit (eau traitée) : 125 000 m³·h^–1
Application : filtration directe
Batterie filtrante : 24 filtres double Aquazur V
Surface unitaire : 238 m²
Surface totale de filtration : 5 710 m²
Media filtrant : sable 1,8 mm (TE)

Les paramètres principaux de la filtration et des lavages avaient été définis lors d’essais pilotes préalables (voir aussi la section filtration sur lit granulaire) :

conditionnement par chlorure ferrique, coagulant organique (polymère cationique) et adjuvant de floculation (polymère anionique) ;
média filtrant : 2,15 m de sable (TE : 1,8 mm) ;
vitesse maximale de filtration : 24 m³·h^–1·m^–2;
conditions de lavage :
- lavage à air et eau simultanés : débit d’air : 70 m³·h^–1·m^–2; débit d’eau : 30 m³·h^–1·m^–2;
- débit de rinçage : 60 m³·h^–1·m^–2 (avec balayage au débit de 7 m³·h^–1·m^–2).

Pour assurer une pression suffisante dans le lit filtrant, compte tenu de la vitesse appliquée, la hauteur d’eau au-dessus du sable a été portée à 2 m.

Les vitesses de lavage et de rinçage sont largement supérieures aux vitesses usuelles, en raison des réactifs injectés en amont de la filtration. Afin de limiter la taille des équipements de lavage, les cellules sont lavées et rincées successivement, contrairement à l’Aquazur V standard, dont les deux cellules sont lavées simultanément.