filtres à débit décroissant

Certaines batteries de filtres ouverts peuvent fonctionner à débit variable, sans régulation individuelle, ni sans grande variation de niveau (figure 23).

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Les filtres sont alors alimentés en eau décantée à partir d’une même tuyauterie ou d’un même canal, sans chute, puisqu’il n’y a pas lieu de faire de répartition.

L’eau filtrée s’écoule dans des vasques individuelles dont le déversoir (9) est calé pour que le lit filtrant soit couvert à l’arrêt des filtres ou en fonctionnement à petit débit. Chaque sortie de filtre est équipée d’une vanne d’isolement (7), doublée d’une vanne (8) créatrice de perte de charge auxiliaire. L’alimentation (1) en eau brute est ajustée en fonction du niveau dans la citerne d’eau traitée (11) grâce à un détecteur de niveau (12) et un régulateur général (13).

Dans un tel schéma, on ajuste la perte de charge auxiliaire p créée par la vanne (8) de telle façon qu’à débit maximal Q traité dans la station :

• le débit individuel des filtres varie suivant leur encrassement de ± m % de la valeur moyenne de débit Q/N, N étant le nombre de filtres en service. Ainsi, après lavage, un filtre propre débite : (1 + m/100) × Q/N et un filtre encrassé, avant son lavage, débite : (1 –m/100) × Q/N. On retient couramment des valeurs de m variant de 20 à 30 % suivant la vitesse maximale sur sable propre ;
• la perte de charge due à l’encrassement du filtre, avant son lavage, soit telle que, ramenée à sa valeur pour la vitesse moyenne de filtration, elle atteigne les valeurs habituelles de 1,75 à 2 mètres.

Ces deux conditions fixent à la fois la perte de charge auxiliaire p et la chute géométrique à prévoir sur les filtres.

Selon le schéma de la figure 26, le débit d’eau brute est modulé en fonction du niveau dans la citerne et il en résulte un niveau variable sur les filtres. La conduite des filtres à débit décroissant nécessite la connais­sance du débit individuel des filtres, qui peut être mesuré suivant le même schéma par la hauteur de lame sur le déversoir (9) ou une perte de charge dans une restriction de section (vanne…).

Ce type de régulation des filtres conduit :

• à une grande hauteur d’eau au-dessus du lit filtrant ;
• à une hauteur de filtre et donc à un génie civil plus important que celui d’un filtre fonctionnant à la même vitesse moyenne ;
• à une qualité d’eau filtrée moins bonne en début de cycle, du fait de la forte vitesse initiale ;
• à l’isolement prolongé d’un filtre pour son lavage. En effet, il faut d’abord vider par filtration un volume d’eau important au-dessus du lit filtrant, puis laver et faire un démarrage progressif du filtre, opérations qui peuvent demander près d’une heure par filtre. Ceci peut conduire à augmenter d’une unité le nombre de filtres par rapport à une régulation classique;
• à une exploitation relativement aisée lorsque le débit général et la qualité de l’eau à filtrer sont constants ;
• à une exploitation en revanche beaucoup plus délicate quand :
  • le débit général à traiter sur la station varie : il faut alors modifier à chaque variation du débit général la perte de charge auxiliaire créée par la vanne (8) ;
  • la qualité d’eau à filtrer décroît subitement : dans ce cas, le niveau dans la goulotte d’eau décantée s’élève rapidement. Ceci entraîne des risques de débordement important par le trop-plein (4).