LE TRAITEMENT DES EFFLUENTS LIQUIDES : Les …m2spae.free.fr/2.%20Novembre%20-%20D%E9cembre/Traitement%20… · MILIEU BIPHASIQUE PHASE CONTINUE PHASE ... se rassembler sous l’influence

LE TRAITEMENT DES EFFLUENTS LIQUIDES :

Les procédés physico-chimiques

Année Universitaire 2009/2010

Christelle WISNIEWSKI

UFR des Sciences Pharmaceutiques et Biologiques

Université Montpellier 1

[email protected]

Master Bioproduits et Maîtrise des Procédés de Transformation

NOTION DE FILIERE DE TRAITEMENT

EFFLUENT A TRAITER

Pré-traitement

Traitement primaire

Traitement secondaire

Traitement tertiaire

EFFLUENT TRAITE

[Exemple du traitement des eaux usées urbaines]


Traitements physiques

Traitements biologiques

Traitements chimiques

PRINCIPAUX TYPES D’ OPERATIONS UNITAIRES

MISES EN OEUVRE



PRINCIPES DU TRAITEMENT DES EFFLUENTS LIQUIDES

EFFLUENT BRUTEFFLUENT BRUT

MatiMati èères collores colloïïdalesdales1 1 ηηηηηηηηm < < 1 m < < 1 µµmm

MatiMati èères en suspensionres en suspension1 1 µµm <m <

MatiMati èères dissoutesres dissoutes< 1< 1ηηηηηηηηmm

Traitements physiques sophistiqués

Traitements biologiques

Traitements chimiques

ComposComposéés en suspensions en suspension

TRAITEMENTS PHYSIQUES RUSTIQUES

MatiMati èères collores colloïïdalesdales1 1 ηηηηηηηηm < < 1 m < < 1 µµmm

MatiMati èères dissoutesres dissoutes< 1< 1ηηηηηηηηmm

Objectif du cours

TRAITEMENTS PHYSIQUESTRAITEMENTS PHYSIQUES


MILIEU BIPHASIQUEPHASE LIQUIDE / PHASE SOLIDE

SEPARATION DE PHASES

SEPARATION PAR DECANTATION

Ce type d'opération unitaire consiste à séparer de la phase liquide la phase solide par simple déplacement due au champ de pesanteur (ou à un autre champ d'accélération).

SEPARATION PAR FILTRATION

Ce type d'opération unitaire consiste à séparer une phase continue d'une phase dispersée en retenant la phase dispersée sur un support ou à l’intérieur d’une masse poreuse.


CONDITIONNEMENT DE L’EFFLUENTPAR COAGULATION-FLOCULATION

CONTENU DU COURS

1. Eléments de caractérisation d’un milieu biphasique (liquide / solide)

2. Coagulation-floculation

- Bases et principe

2. Séparation liquide-solide par décantation

- Décantation de particules grenues- Décantation gênée- Type de décanteurs

3. Séparation liquide-solide par filtration

- Lois générales- Filtration sur support / Filtration dans la masse


Eléments de caractérisation d’un milieu biphasique (liquide / solide)

MILIEU BIPHASIQUEMILIEU BIPHASIQUE

PHASE CONTINUE PHASE DISPERSEE

SUSPENSIONSUSPENSION

MILIEU POREUXMILIEU POREUX

Liquide

LiquideSolide

Solide

Eléments de caractérisation d’un milieu biphasique

MILIEU MILIEU BIPHASIQUEBIPHASIQUE

Liquide

Solide

Caractéristiques de l’ensemble des particules

Caractéristiques de la particule

Caractéristiques de la texture du milieu poreux

Masse volumique ρ ρ ρ ρ [M.L -3]Viscosité dynamique µ µ µ µ [M.L -1.T-1]]]] ou cinématique ν [ν [ν [ν [L2.T-1] ] ] ]

Caractéristiques de la particule

Masse volumique ρρρρs [M.L -3]Diamètre [L ]]]]

Eléments de caractérisation d’un milieu biphasique

Coagulation-floculation

ETAT DE STABILITE D’UNE SOLUTION OU D’UNE SUSPENSIO N

Une eau comprend différents types de molécules ou particules :Matières dissoutes < 0.001 µmMatières colloïdales de 0.001 µm à 1 µmMatières en suspension > 1 µm

Chargées négativement et soumises à deux groupes de forces

opposées

Forces produisant la stabilisation de la suspension

Forces produisant la déstabilisation de la suspension

Forces électrostatiques de répulsion interparticulairesHydratation des particules agissant à faibles distances

Mouvement BrownienForces de Van der Waals


COAGULATION - FLOCULATION

Pour les colloïdes

S/V important

Phénomènes physico-chimiques à la surface du solide prépondérants

Stabilisation de la suspension

Consiste en un cassage d’émulsions stables

S’effectue par l’intermédiaire de réactifs chimiques qui diminuent les facteurs de stabilisation et notamment les forces répulsives des particules ou qui constituent des ponts entre les colloïdes par un mécanisme d’adsorption

Après coagulation, les particules possèdent une énergie cinétique supérieure à celle qui est nécessaire pour vaincre les forces électrostatiques de répulsion

L’adhésion des colloïdes s’effectue par suite d’une série de cohésions biparticulaires successives, faisant intervenir un processus mécanique (agitation douce) qui amène les particules colloïdales en entrer en contact


Charge électrique de la surface de la particule négative

Déséquilibre électrique au sein de la solution

Ions de la solution de même signes que ceux de la parois repoussés

Ions de la solution de signe opposé attirés

DOUBLE COUCHE IONIQUE ENTOURANT LA PARTICULE

-

+

+

+

++

+

+- --

-

--

--

-

+ -

+ - + -

+ -+ -

+ -+ -

+ -

Couche fixe

Couche diffuse mobile

Distance de la paroi

Potentiel mV

Potentielélectrique entourant la

particule EPotentielZêta Z

Z Différence de potentiel entre couche fixe et le seindu liquide POTENTIEL ELECTROCINETIQUE

E Différence de potentiel entre la paroi et le sein du liquide POTENTIEL THERMODYNAMIQUE DE NERNST


+

-

Ene

rgie

d’in

tera

ctio

n

Att

ract

ion

Rép

ulsi

on

distance

FAVORISER LES FORCES D’ATTRACTION


L’interaction des doubles couches chargées électriquement empêchent les particules contiguës de se rassembler sous l’influence du mouvement brownienou d’une agitation mécanique

La stabilisation des particules par cette double couche peut être décrite par l’évolution du potentiel entre la surface du solide et la masse du liquide

POTENTIEL ZETAParamètre déterminant la grandeur des forces

électrostatiques de répulsion entre les particules, donc leur probabilité d’adhésion

Nota : Interactions entre la surface chargée du solide et l’eau : au voisinage de la surface, arrangement particulier des molécules d’eau formant une couche d’hydratation qui empêche le rapprochement des molécules

L’agglomération ou coagulation maximale sera obtenue pour le point de potentiel Zêta nul


OBJECTIF

LES REACTIFS

1. Les coagulants ou floculants

Ces produits sont capables : - de neutraliser l’électro-négativité des colloïdes- de donner naissance à un précipité, notamment d’hydroxydes métalliques, qui sert ultérieurement de sites d’adsorption

Il s’agit : - de réactifs minéraux,- de coagulants organiques synthétiques.

2. Les adjuvants de floculation

Ces produits favorisent la floculation en compléments des réactifs minéraux et permettent un grossissement du floc.

Il s’agit : - de silice active,- de la bentonite,- de certaines argiles, …


LES REACTIFS MINERAUX

SULFATE ET CHLORURE D’ALUMINEAl2(SO4)3, 18 H2O et AlCl3, 6 H2O

CHLORURE ET SULFATE FERRIQUEFeCl3, 6 H2O et Fe2(SO4)3, 9 H2O

SULFATE FERREUXFeSO4, 7 H2O

Comportement liéessentiellement au pH

du milieu

pH faibleLe cation métallique

(Al3+, Fe3+) prédomine

pH élevéLes hydroxydes (Al(OH)3, Fe(OH)3)

deviennent prépondérants

Déstabilisation par les cations métalliques

Actions des hydroxydes métalliques

coagulant

floculant


Déstabilisation par les cations métalliques

- Le potentiel Zéta passe d’une valeur négative à une valeur nulle

- Modification de la couche diffuse et rapprochement des particules

- Attraction mutuelle des particules (forces de cohésion de Van Der Walls) si distance entre particules suffisamment faibles

Actions des hydroxydes métalliques

- Cations trivalents précipités sous forme d’hydroxydes

- Précipité floconneux possédant une surface spécifique très élevée et pouvant piéger et adsorber les particules avec lesquelles il rentre en contact

COAGULATION

FLOCULATION


LES COAGULANTS ORGANIQUES SYNTHETIQUES

Polymères organiques de nature cationique, anionique ou non ionique

Avantage dans l’absence de production de boues supplémentaires

Polyélectrolytes cationiques

Même mécanisme que lors de l’introduction de cations métalliques

COAGULATION

Polyélectrolytes anioniques ou polymères non ioniques

Sites actifs des polymères pouvant s’adsorber à la surface des particules

Formation de ponts / réticulation / floc

FLOCULATION


TECHNIQUES DE CONTRÔLE DE LA QUALITE DE LA FLOCULAT ION

1. Mesure du potentiel zêta

2. Mesure de la turbidité

3. Méthode visuelle de Jar-Test

Injection de réactifs coagulants avec agitation rapide

Agitation lente pour favoriser les contacts interparticulaires


Séparation liquide-solide par décantation

PRESENTATIONPRESENTATION

Suspension à traiterEffluent entrée / Influent

Suspension traitéeEffluent sortie / Effluent

PROCEDEPROCEDEDE DE

DECANTATIONDECANTATIONΩ Ω Ω Ω Ω Ω Ω Ω (surface au sol),(surface au sol),E (efficacitE (efficacitéé))

Q0C0

Caractéristiques de la phase liquide et solide connues

QeCe

Extraction de BOUESQuCu

v vitesse de chute dv vitesse de chute d’’ une particule de diamune particule de diamèètre dtre duuee vitesse dvitesse d’’ entraentraîînement de la suspensionnement de la suspension


DECANTATION DEDECANTATION DE PARTICULESPARTICULESINDEPENDANTES OU GRENUESINDEPENDANTES OU GRENUES

Suspensions contenant des particulesindéformables

APPLICATION DE LOIS GENERALES(interactions fluide/solide)

DISTINCTION ENTRE DEUX TYPES DE DECANTATIONDISTINCTION ENTRE DEUX TYPES DE DECANTATION

DECANTATION GENEEDECANTATION GENEE

Suspensions contenant des particules instables ou floculées

RESULTATS EMPIRIQUESET SEMI-EMPIRIQUES


DECANTATION GENEE

DECANTATION DIFFUSE

Pour de faibles concentrations particulaires (< 0.5 kg/m3)

- Modification de la structure des particules par contacts interparticulaires- Caractéristiques et probabilité de rencontre des particules fonction du temps de contact et de l’agitation mécanique préalable

RESULTATS EMPIRIQUES DECANTEUR PRIMAIRE

DECANTATION PISTON

Pour de fortes concentrations particulaires (> 1 kg/m3)

- Indépendante des caractéristiques individuelles des particules- Processus de décantation s’effectuant comme si des liaisons existaient entre les particules : mouvement d’ensemble de type piston

RESULTATS SEMI-EMPIRIQUES (Théorie de Kynch)DECANTEUR SECONDAIRE - CLARIFICATEUR - EPAISSISSEUR


DECANTATION DEDECANTATION DE PARTICULESPARTICULES INDEPENDANTES OU GRENUESINDEPENDANTES OU GRENUES


Mouvement de particules dans le champ de pesanteur

Chute libre d’une particule sphérique

Exemple de profil de chute d’une bille de verre de 216 et 100 mm de diamètre chutant dans de l’eau

0.0006 à 0.006 cm/h0.00001 à 0.0001Particule colloïdale

0.52 cm/h0.001Bactérie

0.014 cm/s0.01Argile

0.83 cm/s0.1Sable fin

10 cm/s1Sable

100 cm/s10Gravier

Vitesse de chute dans l’eauDiamètre d’une particule en mm

Matériau

Un volume d’eau peut contenir un nombre considérables de particules très diverses dont les vitesses de décantation sont très variables.

L’élimination des particules par décantation ne sera applicable industriellement qu’en combinant cette technique à un procédé préalable de floculation chimique ou biologique


Une remarque …

La particule, que l'on considérera sphérique (masse volumique ρρρρs, diamètre dg), est soumise :

- à son poids P = ρρρρs ππππ dg3/6 g

- à la poussée d'Archimède Par = ρρρρ ππππ dg3/6 g

- à la force de traînée FT = ρρρρ ππππ dg2 v2/8 Ne



P

Par

FT

( ρ, µ )( ρ, µ )( ρ, µ )( ρ, µ )

Attention :Attention :Si Si ρρρρρρρρss < < ρρρρρρρρ alors flottationalors flottation

P

Par

FT


Equation générale de mouvement (premier principe de la mécanique) :

Si vitesse terminale de chute libre atteinte alors accélération nulle et :

γrr

×=∑ mFext

∑ = 0rr

extF

nn

ngsn

µa

dgv −

+−

×××××−×=1

12

3

)(4

ρρρ

Régime Domaine a n

STOKES Reg<1 24 1

ALLEN 1<Reg<1000 18.5 0.6

NEWTON Reg>1000 0.44 0

VITESSE TERMINALE DE CHUTE LIBRE



nge eRaN −×=


En LAMINAIRE

En TURBULENT



µρρ

×−××

=18

)(2sgdg

v

ρρρ )(32 −×××

= sgdgv

AUGMENTER VAUGMENTER V


VITESSE TERMINALE DE CHUTE COLLECTIVE

ρβρβρ ×−+×= )1(sa

)5.21( βµµ +×=a

βµµ ××= 82.110a

na

na

nasn

µa

dgv −

+−

×××××−×

=1

12

3

)(4

ρρρ

NOTION DE FLUIDE EQUIVALENT

• masse volumique apparente

• viscosité apparente

avec β<0.02 EINSTEIN

STEINMOUR

β fraction volumique en particules solides


Chute collective de particules dans un fluide


REMARQUES

Problématique Rechercher v connaissant d, ρρρρ, ρρρρs et µµµµd connaissant v, ρ, , ρ, , ρ, , ρ, ρρρρs et µµµµ

or, v dépend du régime et Reg dépend de v !!!!!!

HYPOTHESE ET VERIFICATION APRES DETERMINATIONHYPOTHESE ET VERIFICATION APRES DETERMINATION

UTILISATION DE DIFFERENTS NOMBRES ADIMENSIONNELSUTILISATION DE DIFFERENTS NOMBRES ADIMENSIONNELS

Avec LIMITE DU REGIME DE STOKES X = 24 Y = 1/24

LIMITE DU REGIME DE NEWTON X = 440000 Y = 2270

)(4

3Re 32

ρρµρ

−×××××==

s

g

g

v

NeY

2

32

3

)(4Re

µρρρ

×××−××

=×=dg

NeX sg


Décantation diffuse de particules instables

Pour de faibles concentrations particulaires (< 0.5 kg/m(< 0.5 kg/m33))

- Modification de la structure des particules par contacts interparticulaires- Caractéristiques et probabilité de rencontre des particules fonction du temps de contact et de l’agitation mécanique préalable

Décantation piston

Pour de fortes concentrations particulaires (> 1 kg/m(> 1 kg/m33))

- Indépendante des caractéristiques individuelles des particules- Processus de décantation s’effectuant comme si des liaisons existaient entre les particules : mouvement d’ensemble de type piston

DECANTATION GENEEDECANTATION GENEE


Décantation diffuse de particules instablesPour de faibles concentrations particulaires (< 0.5 kg/m(< 0.5 kg/m33))

Décantation pistonPour de fortes concentrations particulaires (> 1 kg/m(> 1 kg/m33))


DECANTATION DIFFUSE DE PARTICULES INSTABLESDECANTATION DIFFUSE DE PARTICULES INSTABLES


DECANTATION DIFFUSE DE PARTICULES INSTABLESDECANTATION DIFFUSE DE PARTICULES INSTABLES

ESSAI EN EPROUVETTEESSAI EN EPROUVETTE

Hauteur 2 à 3 mDiamètre 20 à 30 cm

Prise d’échantillonsMesure Cz,t

Aucune formulation mathAucune formulation mathéématiquematiqueEssais de laboratoire Essais de laboratoire calcul empiriquecalcul empirique


COURBES DCOURBES D’’ ISORENDEMENTISORENDEMENT

Temps

Profondeur

0

30

70

170

110

230

20% 30% 40%10%

50% 60%

0

,0, C

CCE tz

tz

−=


Evolution du rendement de décantation en fonction d u temps pour H=95 cm

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4Temps (h)

Effi

caci

té (

%)

Evolution de l'efficacité en fonction de la vitesse d'entraînement pour H=95cm

0

20

40

60

80

100

120

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 vitesse d'entraînement (m/h)

Effi

caci

té (%

) Vd = ue =H/td

avec

ue = Qe/ΩΩΩΩ

E vs. Vd (=H/td)

E vs. td

Qe, Ce

ue

vd

ΩΩΩΩ


DECANTATION PISTONDECANTATION PISTON

Aucune formulation mathAucune formulation mathéématiquematiqueEssais de laboratoire Essais de laboratoire calcul empiriquecalcul empirique

ESSAI EN EPROUVETTEESSAI EN EPROUVETTE

V = 1 litreV = 1 litre


COURBE DE KYNCH


Domaine I Il correspond à la durée initiale de floculation et est souvent inexistant si la floculation est rapide.

Domaine II C’est le domaine où les flocs commencent à se rassembler en flocons et oùla vitesse de décantation est constante.

Domaine IIIA partir du point b, interviennent les actions perturbatrices entre les flocons et les particules.

Domaine IVA partir du point c, les éléments solides isolés et les flocons sont en contact et forment des pseudo réseaux semi-rigides.Le liquide contenu est évacué à travers la masse des sédiments suivant les vides créés par ces pseudo réseaux et à la suite de glissements des couches de boues. Le domaine IV est appelée zone de compression et le point c est le point de début de compression.COURBE DE KYNCH


THEORIE DE KYNCHTHEORIE DE KYNCH

AppliquAppliquéée aux domaines II et IIIe aux domaines II et III

LA VITESSE DE CHUTE D’UNE PARTICULE DEPEND UNIQUEMENT D E LA CONCENTRATION LOCALE C EN PARTICULES


Application de la théorie de Kynch dans le domaine III

Détermination des couples Ci,Wi

i

iii t

Hhw

−= Vitesse de déplacement

de l’interfacei

ooi h

CHC = Concentration à

l’interface

t i

hi

H i

0

0,15

0,3

0,45

0 2000 4000 6000 8000

Temps

haut

eur

de l'

inte

rfac

e

INDICE DE MOLHMAN

IM = V/M(V pour 30mn avec M masse décantée)


Equations de dimensionnement

Q0, C0

Qe, Ce

Qu, Cu

ΩΩΩΩ

C

C0

Cu

Lit de boues

Flux de particulesFlux de particules

JcJc = Q= Q00 x Cx C00 / / Ω Ω Ω Ω Ω Ω Ω Ω = Q= Quu x Cx Cu u / / ΩΩΩΩΩΩΩΩ


METHODE A FLUX CONTINU

Cette méthode fait intervenir le flux massique instantané extrait par unité de surface : Jc.

0,0E+00

2,0E-04

4,0E-04

6,0E-04

1 1,5 2 2,5 3 3,5

C en kg/m3

JC

Jc min

u

c

CC

wJ

11 −=


Décanteur à flux vertical

Décanteur à flux horizontal

Décanteur à flux incliné

Décanteurs particuliers: décanteurs centrifuges

TYPES DE DECANTEURSTYPES DE DECANTEURS


Q0, C0

Qe, Ce

Qu, Cu

ue

v

DECANTEUR A FLUX VERTICAL

ΩΩΩΩ

Q0 = Qe + Quavec Qu négligeable devant Q0

uuee = = QQee / / ΩΩΩΩΩΩΩΩ

w vitesse particule / paroiv vitesse particule / fluideue vitesse fluide /paroi

euvwrrr +=

w = v w = v -- uueev v ≥≥ uuee particule retenueparticule retenuev < v < uuee particule entraparticule entraîînnééee

w

ue va conditionner la classe des particules retenues


Hypothèse : particules grenues

Régime laminaire

µρρ

×−××

=18

)(2sgdg

v

v v ≥≥ uuee particule retenueparticule retenueAvec Avec uuee = = QQee / / ΩΩΩΩΩΩΩΩ

Soit Soit vvHH = = uuee (particule de taille critique (particule de taille critique ddHH))

Toutes les particules dont la vitesse de chute Toutes les particules dont la vitesse de chute sera supsera supéérieure ou rieure ou éégale gale àà vvHH seront seront retenuesretenues

Toutes les particules dont le diamToutes les particules dont le diamèètre d sera tre d sera supsupéérieur ou rieur ou éégal gal àà ddHH seront retenuesseront retenues

ddH

P %

100%

PH

EV = 1 - PH


DECANTEUR A FLUX HORIZONTAL

Q0, C0 Qe, Ce

v

ue

l

L

H

A = H x l avec ue = Q0 / A = Qe / AΩΩΩΩ = L x l car Qu négligeable


DECANTEUR A FLUX HORIZONTAL

Toutes les particules de diamètre dH sont retenues dans le décanteur quel que soit y0

Les particules de taille plus grande ont une vitesse de chute plus importante et sont ainsi

également retenues quel que soit y0

Q0, C0 Qe, Ce

l

H

x

yL

y0 ue

v

Equation de la trajectoire d’un particule :

t = 0 x = 0 y = y0t x y

y = yy = y00 –– (v/(v/uuee) x) x

Trajectoire rectiligne car ue et v constantes

Equation de la trajectoire d’un particule de taille critique dH :

t = 0 x = 0 y = Ht x = L y = 0

0 = H 0 = H –– ((vvHH//uuee) L) L

H / L = H / L = vvHH / / uuee

vvHH = Q= Q00 / / Ω Ω Ω Ω Ω Ω Ω Ω VITESSE DE HAZENVITESSE DE HAZEN

vH

ue


Efficacité de rétention de la tranche dyo:

Eyo = 1 - Pyo

PPyoyo pourcentage pondpourcentage pondééral cumulral cumuléé de de particules de diamparticules de diamèètre tre éégal gal àà ddyoyo

Efficacité moyenne :vy0

ue

L

y0

x

y

Particule critique de diamètre dyo

dy0

∫ ××−=H

oyoH dyPH

E0

11

Or,yyoo / L = / L = vvyoyo / / uuee

dydyoo = L = L dvdvyoyo / / uuee

∫ ××−=H

o

v

yyoH

H dvPv

E0

11

vvH

P %100%

PH



IMPORTANCE DE H/L


Plus H sera faible et plus les particules de petites tailles serPlus H sera faible et plus les particules de petites tailles seront retenuesont retenues

vvHH = = uuee H / n L H / n L

COMPARAISON DECANTEUR VERTICAL / HORIZONTAL

∫ ××+=HP

HVH dPv

vEE

0

1


DECANTEUR A FLUX INCLINEDECANTEUR A FLUX INCLINE

d

αααα

L

lQ

x

y

vH

ue

αα cossin

1

d

Luv eH

+×=

A

Que =

Ω= Q

vH

dlA ×=)cos(sin αα

d

Ldl +××=Ω

ΩΩΩΩΩΩΩΩ

αααα


Qe, Ce

L

ω

RR2R2

Dépôt de particules

Q0, C0

Anneau liquide

DECANTATION CENTRIFUGEDECANTATION CENTRIFUGE

r×= 2ωγ

Trajectoire d’une particule

)18

)(exp()

18

)(exp(

22

0

22

0 xu

drt

drr

e

sS

××−×××=

×−×××=

µρρω

µρρω

Particule critique

r 2

r 1)( 2

12

2 rrA −×= π

A

Que =

1

22

ln)(

18

r

ru

Ld e

sc ××

−×××=

ρρωµ


Equipements et procédés



Paramètre prépondérant : charge hydraulique superficielle (chs) ou vitesse ascensionnelle en m3/m2.h

Décanteurs statiques sans raclage: bassins cylindro-coniques à flux vertical

Décanteurs circulaire raclés: hauteur comprise entre 2 à 3,5 m, diamètres de 50 à60 m maximum. Le fond des ouvrages possède une très légère pente (4 à 8 %) vers le centre pour faciliter la collecte des boues

Décantation simple

© Techniques de l’ingénieur – traité de Génie des Procédés

Décanteurs rectangulaires à flux horizontal:- Les ponts racleurs des décanteurs longitudinaux : raclage périodique vitesse ~ 3 cm/s, longueur de 60 à 80 m.- Les décanteurs à chaînes : raclage continu mais problème d’entretienGain de place mais extraction des boues plus difficile.Rapport longueur/largeur de 1 à 6 ; profondeur des bassin ~ 2,5 à 4 m ; pente = 1 %

Clarifloculateur : floculateur intégré au centre de la zone de décantation

Décantation simple

En règle générale, décanteurs dimensionnés avec une charge hydraulique ~ 1 et 2 m/h



Décantation accélérée

Principe : le taux de rencontre des part.

Décanteurs à recirculation :Accelerator®, Turbocirculator® de Degrémont

Décanteurs lit de boue :Pulsator® de Degrémont

Turbocirculator®© Techniques de l’ingénieur – traité de Génie des Procédés


Décantation lamellaire

Principe : la surface de décantation chs (15 à 20 m3/m2.h)

Densadeg® (Degrémont)

Floculation et épaississement

intégré des boues

Temps de séjour :10 à 12 mn(2 h pour un décanteur classique)





loi de Stokes : paramètres clefs dparticules & ∆ρ (allégement par l’air des part.)

Dimensionnement : Deux paramètres chs et ratio Qs (cm3/g)flotteràsolidedeMasse

airdVolumeQs

'=

Meilleures technologies 5 < chs < 10 m/h

TechnologieTechnologieFlottation par insufflation d’air Flottation mécanique Aéroflottation

2 zones : brassage (mélange et agitation) puis émulsion (séparation)

Fines bulles d’air produites àtravers des diffuseurs poreux difficultés d’homogénéiser la taille des bulles (coalescence)

Industrie papetière, sidérurgie (graisses et huiles de rejet)

Dispersion mécanique de bulles d’air de 0,1 à 1 mm

Air introduit par un aérateur immergé

Consommation énergétique 100-150 Wh/m3 traité

Prédéshuilage d’effluents de raffinerie ou séparation d’élastomères ou latex contenus dans certains rejets industriels

Pressurisation de l’eau en entrée (3 à 6 bars) puis détente dans le clarificateurou pressurisation du débit de l’effluent clarifié recirculé

Microbulles (30-80 µm) formées meilleure efficacité

Procédé conseillé par les industriels (Degrémont, OTV…)

Cons. énerg. (40-60 Wh/m3)

Flottation


Mêmes applications que pour la flottation par air dissousidem150 à 20050 à 100Électroflottation

• Hydrocarbures• Solvants• Fibres• Suspensions de fines particules floculées (effluents industriels et urbains)

20 à 3045 à 6040 à 70

Flottation par air dissous (ou

aéroflottation) avec 20 % de recirculation

Dégrossissage de suspensions de polymères, latex, élastomères

2 à 15100 à 200100 à 1 000Flottation mécanique

Élimination : huiles, graisses...2 à 520 à 30100 à 500Flottation par

insufflation d’air

Principales applicationsTemps de séjour (min)

Consommation d’énergie (Wh/m 3 traité)

Taille des bulles (µm)

Procédé

Caractéristiques techniques et applications des différents procédés de flottation


Flottation


L’aptitude des boues à décanter : L’indice de Molhman

0.640.680.72 0.8 0.881.05Vmax(m/h)

300250200175150100IM (ml/g)

Dimensionnement :

- vitesse ascensionnelle 0.8 m.h-1

- hauteur comprise entre 2 à 3.5 m



Clarificateur


Clarificateur

Procédé Décantation

Agitation par herse verticale pour le mélange et le dégazage

Raclage du fond pour évacuer les boues

Paramètres :

Boues primaires : 80 à 100 g/l de MS

Boues aérobies : 30 à 35 g/l de MS

Boues mixtes : 40 à 60 g/l de MS

Epaississement séparé recommandé pour les grandes stations


Epaissiseur





Centrifugation

Séparation liquide-solide par filtration

La filtration est une opération unitaire qui consiste à séparer une phase continue d'une phase dispersée en retenant la phase dispersée par un

support ou une masse poreuse

Le mélange à filtrer, c'est à dire la suspension, peut être :- un mélange solide+liquide (par ex. boue), - un mélange solide+gaz (par ex. fumée),

- un mélange liquide+gaz (par ex. brouillard), - un mélange liquide+liquide (émulsion)

Suivant le but recherché ( purifier la phase continue ou récupérer la phase dispersée ), plusieurs modes et techniques de filtration sont possibles.

On a choisi de distinguer les différents procédés d e filtration suivant qu'il s'agisse:

d'une filtration dans la masse ou d'une filtration sur support d'une filtration continue ou d'une filtration discontinue d'une filtration à débit constant ou d'une filtration à pression constante d'une filtration frontale ou d'une filtration tangentielle


Filtration dans la masse

La suspension s'écoule au travers d'une masse poreuse qui se colmate en donnant un filtrat appauvri en phase dispersée.Au fur et à mesure de la filtration, on retient des particulesdans le milieu poreux et la porosité diminue

⇒ Si ∆∆∆∆P constant alors Q diminueSi Q constant alors ∆∆∆∆P augmente

Filtration sur support

Les particules vont se déposer sur le support et former un gâteau d'épaisseur croissante.

⇒ Si ∆∆∆∆P constant alors Q diminueSi Q constant alors ∆∆∆∆P augmente


SUSPENSION SUSPENSION TRAITEE TRAITEE

∆∆∆∆∆∆∆∆PP



∆∆∆∆∆∆∆∆PP

FILTRATION DANS LA MASSE OU SUR SUPPORT


FILTRATION CONTINUE OU DISCONTINUE

Filtration continueEn filtration continue, un support de gâteau (ou masse filtrante) se déplace lentement devant la suspension. Lorsque le gâteau est suffisamment épais (ou que le colmatage de la masse est assez important), on procède à l'enlèvement du gâteau (ou au décolmatagede la masse ou même à son remplacement si ce décolmatage est impossible ou non rentable) avec, le cas échéant, des étapes intermédiaires de lavage et essorage du gâteau.Ex.: Filtres rotatifs à tambour

Filtration discontinueEn filtration discontinue, on amène la suspension dans une capacité munie d'un support de gâteau (ou d'une masse poreuse). On arrête l'opération lorsque la capacité est remplie (ou lorsque le colmatage de la masse atteint le maximum tolérable). Il faut démonter le filtre, extraire le gâteau (ou décolmater, ou remplacer la masse filtrante) et remonter l'ensemble pour recommencer un nouveau cycle. Ex.: Filtres pressesLes filtres discontinus sont parfois équipés de systèmes plus ou moins automatiques destinés à supprimer ou réduire l'intervention humaine en fin de cycle.

Les filtres continus sont en général plus coûteux à l'achat que les filtres

discontinus, les frais de mis en œuvre ultérieurs étant par contre bien plus

réduits dans le premier cas que dans le second.


FILTRATION A DEBIT CONSTANT, A PRESSION CONSTANTE

OU A PRESSION ET DEBIT VARIABLES

Filtration à débit constant

Le débit de filtration est maintenue constant tout au long de la filtration. La perte de charge au travers du milieu augmente au cours de la filtration traduisant le colmatage progressif du milieu.

Filtration à pression constante

La perte de charge (ou la différence de pression) appliquée au système est maintenue constante tout au long de la filtration. Le débit diminue au cours du temps traduisant le colmatage progressif du milieu.

Si on compare les performances obtenues suivant les deux modes de travail :

- Gain de débit à pression constante pour un même temps de

filtration,

- Dépense énergétique inférieure lorsqu'on travaille à débit constant.


FILTRATION FRONTALE OU FILTRATION TANGENTIELLE

Filtration frontale

L'écoulement du fluide est perpendiculaire à la section d'ouverture du milieu.La résistance à l'écoulement augmente tout au long de la filtration.

Filtration tangentielle

Lors d'une filtration sur support, l'écoulement du fluide peut être tangentiel au support. Les particules sont alors soumises aux forces de pression mais également aux forces de cisaillement qui limitent l'épaisseur du gâteau. On peut ainsi travailler, en théorie, àpression et débit constant.


COMMENT CHOISIR UN FILTRE ?

Étant donné la complexité des facteurs intervenant dans la plupart des problèmes de filtration, et bien que, dans le principe, il existe pour chacun d’eux un appareil approprié, on ne peut prétendre déterminer le filtre adéquat par la lecture de quelques tableaux ou abaques simplifiés.

Le plan d’étude d’une installation de filtration peut se résumerainsi :

a ) quel est le produit ?Définition de ses caractéristiques chimiques et physiques ;

b ) quel est le but de la filtration ?Définition de l’objectif àatteindre ;

c ) quels sont les impératifs de procédé ?Continu ou discontinu, travail en atmosphère inerte, stérile... ;

d ) quelles sont les règles de sécurité à respecter ?Sécurité despersonnes, protection de l’environnement ;

et, en fonction de ces éléments :e ) quels filtres faut-il choisir ?f ) quels sont les coûts comparatifs d’installation et d’exploitation? des matériels sélectionnés ?

PARAMETRES IMPORTANTS

Vitesse en fût vide U (débit Q/section ΩΩΩΩ)

Perte de charge ∆∆∆∆P à la traversée du milieu filtrant

OBJECTIFDéfinir les équations de fonctionnement

Définir les conditions optimales de l’opération

METHODOLOGIE

Rechercher ou introduire des lois d’écoulement et de séparation de phases sur et/ou dans des milieux filtrants


SEPARATION LIQUIDE-SOLIDE PAR FILTRATION

LOIS GENERALES

Equation de Darcy – Définition de la perméabilité et de la résistance

Le milieu poreux assimilé à un faisceau de capillaire s

LA FILTRATION

La filtration sur support

La filtration dans la masse


LOI DE DARCYLorsqu’un fluide s'écoule à travers un lit poreux, on peut admettre que le volume débité Q par unité de surface Ω est proportionnel à la charge ∆P et inversement proportionnel à l'épaisseur de la couche traversée Z

oB

ZR =

Bo Perméabilité [L2]Unité usuelle 1 Darçy =0.987 10-12 m2

R Résistance [L-1]F Perméabilité spécifique [L]

R

P

Z

BPQU o

×∆=

××∆

=Ω

=µµ

Z

BF o=

Ecoulement en milieu poreux ?Analogie avec un écoulement en conduite laminaire où :

Qd

Lv

d

LP ×

×××=×××=∆42

12832

πµµ

Séparation liquide-solide par filtration LOIS GENERALES

IMPORTANTIMPORTANT

La permLa permééabilitabilit éé BBoo et la ret la réésistance spsistance spéécifique cifique ααααααααcaractcaractéérisent le milieu poreux indrisent le milieu poreux indéépendamment de sa pendamment de sa

ggééomoméétrie apparente et notamment de ltrie apparente et notamment de l’é’épaisseur de la paisseur de la couche couche àà travers laquelle le fluide stravers laquelle le fluide s’é’écoulecoule

Si on considère le milieu poreux comme un empilement de particules,R est proportionnelle à la masse de particules déposées par unité de surface :

Ω×= M

R αoBM

Z 1××Ω=αavec

Avec αααααααα rr éésistance spsistance spéécifique cifique [LM[LM --11]]


LIMITES DE LLIMITES DE L’’ EQUATION DE DARCYEQUATION DE DARCY

a. Ecoulement radial

Ok pour certaines conditions souvent vérifiées

b. Cas des grandes vitesses d’écoulement

Analogie avec les écoulements en conduite :

Poiseuille plus applicable avec ∆∆∆∆P = Vn avec n = 1.8 à 2

En milieu poreux :

2UbUaZ

P ×+×=∆

Pertes dPertes d’é’énergie par nergie par frottements visqueuxfrottements visqueux

Pertes dPertes d’é’énergie dues nergie dues ààll ’’ inertie du fluideinertie du fluide


Milieu rMilieu r ééelel Milieu fictifMilieu fictif

zz

ΩΩΩΩ ΩΩΩΩ

U = Q / ΩΩΩΩ U = Q / ΩΩΩΩ

Bo, ag Bo, ag

)1(

444

εεε−×

×=××=×

=gp

a

moulliée

remplip aS

V

S

Vd

UT

Ump ε=

T

aN g

p ×××Ω××−

=επ

ε4

)1( 22

ZTZ p ×=

pppp ZdNS ×××= π

)1( ε−×== ga

p aV

Sa

g

pg V

Sa =

capillaire

ou pore


Ecoulement laminaire : Equation de KOZENY CARMANEcoulement laminaire : Equation de KOZENY CARMAN

On applique à chacune des Np pores en parallèle l’équation de Poiseuille :

γµ

××××

=∆ mp

p

p Ud

ZP

2

32

ZUahP gk ××−×××=∆3

22 )1(

εεµ

22 Thk ××= γavec

γγγγ coefficient de circularité : terme correctif qui tient compte de la non-circularité réelle des pores; il varie de 0.83 pour un pore à section en triangle équilatéral à 1.5 pour un pore à section en rectangle infiniment allongé.

hk constante de Kozeny: Kozeny a vérifié que, pour des particules sensiblement isométriques (dont les dimensions, prises suivant trois directions arbitraires, sont du même ordre de grandeur), pour lesquelles on rencontre des porosités variant de 0.3 à 0.6, hk gardait une valeur sensiblement constante, de l’ordre de 4 4 àà 55. Pour des porosités supérieures, comme on en rencontre fréquemment dans les milieux fibreux, hk prend des valeurs nettement plus élevées.


Equation de KOZENY CARMAN / Equation de DARCYEquation de KOZENY CARMAN / Equation de DARCY

ZUahP gk ××−×××=∆3

22 )1(

εεµ

oB

UZP

××=∆ µ22

3

)1( εε

−××=

gk

oah

B

Connaissant les caractConnaissant les caractééristiques de ristiques de ll ’’ empilement, il est possible de empilement, il est possible de

calculer la permcalculer la permééabilitabilit éé et la ret la réésistance sistance spspéécifique du milieucifique du milieu

s

gk ah

ρεε

α×

−××=

3

2 )1(


En rEn réégime turbulent ?gime turbulent ?

Passage en rPassage en réégime turbulent pour gime turbulent pour ReRepp’’ > 1> 1

Pertes dPertes d’é’énergie :nergie :

GGlissement visqueux sur les parois des poreslissement visqueux sur les parois des pores

Remous au niveaux des coudes (singularitRemous au niveaux des coudes (singularitéés) / mods) / modèèle de Burkele de Burke--PlummerPlummer

ZUahP gk ××−×××=∆3

22 )1(

εεµ 22 Thk ××= γ

ZUahP gB ××−×××=∆ 23

)1(

εερ

λβ

××=

8

3ThBavec hB = 0.3


EQUATION DEQUATION D ’’ ERGUNERGUN

ZUahZUahP gBgk ××−×××+××−×××=∆ 233

22 )1()1(

εερ

εεµ

hk = 4.16 hB = 0.29

avec hk = 4.5

LOIS GENERALES

FILTRATION SUR SUPPORT

LA FILTRATION : LA FILTRATION SUR SUPPORT

EQUATIONS DIFFERENTIELLES DE BASE – cas d’une filtration idéale

ρ×ε×−−×ρ×ε−×ρ×ρ×ε−

=zsz

sz

s)s1()1(

s)1(w

Gâteau incompressible Les particules sont parfaitement rigides et ne peuvent pas être tassées εεεε constant dans toute l’épaisseur du gâteau

Vdt

dVW

dt

dVRpp g ××

Ω××=

×Ω××=−

221

αµµ

ENSEMBLE GATEAU + SUPPORT

∆∆∆∆P = p1 - p0 = ( p1 - p2 ) + ( p2 - p0 )

dt

dVRV

dt

dVWP s ×

Ω×+××

Ω××=∆ µαµ2

Filtration à débit constant ou à

pression constante

FILTRATION SUR SUPPORT

FILTRATION A DEBIT CONSTANT

dt

dVRV

dt

dVWP s ×

Ω×+××

Ω××=∆ µαµ2

dt

dVQ =

QR

tQW

P s ×Ω×+×

Ω×××=∆ µαµ

2

2

ααµαρε ×−×

××∆+

××

×−=

22)1(

12

ss

s

Rt

WPRZ

tQV ×=et

××−×

××∆+

×××Ω=

W

Rt

W

P

W

RV ss

ααµα 22

2

Séparation liquide-solide par filtration FILTRATION SUR SUPPORT

FILTRATION A PRESSION CONSTANTE

dt

dVRV

dt

dVWP s ×

Ω×+××

Ω××=∆ µαµ2

∆∆∆∆P constant

×−×

××∆×+

××Ω=

ααµα W

Rt

W

P

W

RV ss 2

2

Ω×∆×+×

Ω×∆×××=

P

RV

P

W

V

t sµαµ22

ααµαρεss

s

Rt

WPRZ −×

××∆×+

××−

= 2

)1(

12


FILTRATION A PRESSION CONSTANTE

Ω×∆×+×

Ω×∆×××=

P

RV

P

W

V

t sµαµ22 Rs et αααα


FILTRATION DANS LA MASSE

La filtration des suspensions très peu chargées (rapport massique solide sur liquide inférieur au millième) en particules de dimensions inférieures àcelles des pores du milieu filtrant, ne se fait pas

par formation d’un gâteau sur le milieu poreux, mais par dépôt dans la masse du filtre

Profil de rProfil de r éétention tention σσσσσσσσ et de concentration yet de concentration y

La concentration de la suspension diminue progressivement de l’entrée à la sortie du filtre. Les particules retenues s’accumulent dans les diverses couches du filtre et provoquent l’augmentation

de la perte de charge et une diminution de la capacité d’élimination du lit poreux.

Séparation liquide-solide par filtration FILTRATION DANS LA MASSE

1.1. Approche thApproche thééoriqueorique

Phénomènes physiques de transport et de capture : Mécanismes de contact

Phénomènes physiques de fixation

Equations de base de dimensionnement

2. IngIngéénierie de la filtration dans la massenierie de la filtration dans la masse

Généralités

Modes de filtration

Le milieu poreux

Mise en œuvre

Lavage des filtres



∆∆∆∆∆∆∆∆PP


Phénomènes physique de transport et de capture : Mécanismes de contact

On peut distinguer trois cas limites selon la taille des particuOn peut distinguer trois cas limites selon la taille des particules filtrles filtr éées :es :

les grosses particules de diamètre supérieur à 30 mm, pour lesquelles les phénomènes de volume l’emportent sur les phénomènes de surface, sont retenues par blocage dans les rétrécissements de pores, dans les crevasses formées aux joints de grains ou dans les cavernes formées par les assemblages de grains ;

les fines particules de diamètre voisin de 1 mm, pour lesquelles les phénomènes de surface l’emportent ;

les particules colloïdales de diamètre voisin de 0,1 mm, pour lesquelles les lois de la physico-chimie colloïdale prennent toute leur importance.

Dans la plupart des clarifications industrielles, les particules ont des dimensions comprises entre 1 et 100 µm. Les phénomènes de surface et de volume interviennent alors simultanément.


Transport et captureTransport et capture

Trois types de capture dTrois types de capture d’’ une particule par le collecteur :une particule par le collecteur :

1. Transport par diffusion brownienne et interception

2. Interception

3. Sédimentation dans le champ de pesanteur

EfficacitEfficacitéé de rde réétention globaletention globale

ηηηηηηηη = = ηηηηηηηηDD + + ηηηηηηηηII + + ηηηηηηηηGG

3/2

3/165.5

××××××=

Udd

TkA

cSD µ

η

2

2

3

××=

cSI d

dAη

U

vSG =η

1

23

Filet

liquide

Fixation

Dépend des propriétés de surfaceForces répulsives / Forces attractives


Evolution de la perte de charge

monotone croissante

Evolution de l’efficacité

augmente puis diminue

MILIEU FILTRANT REEL

Particules retenues

qui agissent comme des collecteurs

QualitQualit éé du filtrat qui sdu filtrat qui s ’’ amamééliore pendant de longues pliore pendant de longues péériodesriodes

Pertes de charge induites par les petites particules supPertes de charge induites par les petites particules supéérieures rieures àà celles induites par de plus grosses particulescelles induites par de plus grosses particules

MODELISATION REPOSANT SUR DES HYPOTHESES SIMPLIFICATRICES

EQUATIONS DE DIMENSIONNEMENT – EQUATIONS DE FONCTIONNEMENT


EQUATIONS DE BILAN

EQUATION D’ISON

EQUATION DE BILAN DE MATIERE

EQUATION DE DARCY

CFdz

dC ×−=

dt

d

Udz

dC

m

σ×=− 1

mUkdz

dP ×=

FF Coefficient de filtrationCoefficient de filtration

k=k=µµ/B/B Coefficient de DarcyCoefficient de Darcy

dPdP Perte de pressionPerte de pression

CC Concentration en Concentration en particules particules dans ldans l’’ effluenteffluent

σσσσσσσσ Masse de particules Masse de particules retenues / volume de litretenues / volume de lit

Encrassement du filtre et concentration en particules dans l’ eau filtrée

Evolution des pertes de charge


QUALITE DE LA FILTRATION

PERTE DE CHARGE

0

P

Pt

P0

zZone encrassée

Zone non encrassée

z

0

P

P0

t

−×=

M

FFσσ

10

M

m CUFA

σ00 ××

=avec

M

M

a

k

k

σσ

σσ

−

×−+=

1

)1(1

0

( )

−×−×+××= ××− )1(1 0

00

tAzFm ee

F

azUkP

( ))11

10 −×+

−= ××−

×−

zFtA

tA

M ee

e

σσ

( ))11 0

0

−×+= ××− zFtA ee

CC


0

P

C

t

Crevaison

Maturation

P0

Cl

Pmax

t1t2

DUREE DE LA FILTRATION

t1 et t2 varient énormément en fonction de :

de la qualité et de la quantité de MES de l’eau à traiter de la texture du milieu filtrant de la vitesse de filtration du mode de lavage des filtres…

Pour un filtre idPour un filtre id ééal al tt11 = t= t22

Par sPar séécuritcurit éé tt11 > t> t22


Pour quPour qu’’ une filtration en profondeur soit efficace, il faut que :une filtration en profondeur soit efficace, il faut que :

- les particules de la suspension à traiter pénètrent profondément dans le lit et ne le bloquent pas en surface;

- la perte de charge maximale admissible ne soit pas atteinte trop rapidement pour rendre l’opération économiquement rentable;

- la texture et le hauteur de la couche filtrante permettent la rétention optimale des particules.

Suivant les caractSuivant les caractééristiques des particules ristiques des particules àà retenir et le degrretenir et le degréé de traitement dde traitement déésirsiréé, on peut être , on peut être amenamenéé ::

- à effectuer une filtration avec conditionnement préalable par adjonction de réactifs, combinés ou non avec une décantation;

- à filtrer (i) sur une ou plusieurs couches de matériaux homogènes mais de granulométries différentes(ii) sur une ou plusieurs couches de matériaux de granulométrie hétérogène et étagée.

Le bon fonctionnement dLe bon fonctionnement déépend pend éégalement de la parfaite rgalement de la parfaite réépartition partition ààtravers la masse filtrante de ltravers la masse filtrante de l’’ eau eau àà filtrer et des fluides de lavages.filtrer et des fluides de lavages.


Mode de filtration

Filtration lenteFiltration lente

Epuration des eaux de surface sans coagulation ni décantation préalable

Action de microorganismes ou algues qui agissent sur matières colloïdales et solubles

3 étages de filtration :- Filtres dégrossisseurs (> 5 mm voire qq cm) 20 à 30 m/j- Préfiltres (2 à 5 mm) 10 à 20 m/j- Filtres (< 0.5 mm) 3 à 7 m/j

Perte de charge réduite – lavage mensuel

Attention : Attention : - aux charges élevées dans l’eau brute,- au boom planctonique qui colmate les filtres en surface,- à la présence de micropolluants dans l’eau.


Mode de filtration

Filtration rapideFiltration rapide

L’eau traverse le milieu filtrant à des vitesses variant de 4 à 50 m/h

Filtration directeAucun apport de réactif 4 à 25 m/h

Filtration avec coagulation sur filtreAjout de coagulant et/ou adjuvant 4 à 10 m/h

Filtration d’une eau pré-coagulée et pré-décantée (procédé conventionnel)Traitement de finition et de sécurité 5 à 20 m/h

En filtration d’une eau résiduaire:Filtration classique

Traitement tertiaire 10 m/h et plus

Filtration biologiqueTraitement secondaire et tertiaire 2 à 12 m/h


Eau brute

Effluent

Eau brute

Effluent

Floculation

Eau brute

Effluent

Floculant

Eau brute

Effluent

Floculation

Decantation

Boues

FILTRATION DIRECTE FILTRATION AVEC COAGULATION

Le milieu poreux

Caractéristiques physiquesGranulométrieTaille effectiveForme des grainsCoefficient d’uniformité

milieu absorbant

Nature du milieu poreuxFiltration classique Sable quartzeuxFiltration bicouche Sable + anthraciteFiltration biologique Schistes expansées (biolite, pouzzolane, …)Filtration - adsorption Charbon actif

Choix des caractéristiques d’un filtre unicoucheGranulométrie / liée à l’ épaisseur et au mode de travail (vitesse de filtration)Epaisseur / t1=t2

Cas des filtres multicouchesExemple : Anthracite ou lave volcanique entre 0.8 et 2.5 mm 2/3 H

Sable entre 0.4 et 0.8 mm 1/3 H


Mise en oeuvre

Filtration gravitaire sur mono coucheClassement hétérogène du matériau

Filtration gravitaire sur filtre homogFiltration gravitaire sur filtre homogèènene

Taille effective constante sur toute la hauteurLavage air/eau

Filtration sur lit muticoucheEviter les inconvénients d’un filtre à couche hétérogène

Filtration gravitaire avec taille supFiltration gravitaire avec taille supéérieure au dessusrieure au dessus Filtration ascendante gravitaire avec taille supFiltration ascendante gravitaire avec taille supéérieure au dessousrieure au dessous


Lavage des filtres

OPERATION TRES IMPORTANTEOPERATION TRES IMPORTANTE

Mode de lavageMode de lavageLavage par expansion à l’eau seuleLavage sans expansion par eau et air simultanémentLavage à l’eau et à l’air utilisés successivement (expansion)Lavage des filtres d’eaux résiduaires avec renvoi des eaux de lavage en tête de station

FrFr ééquence des lavagesquence des lavagesDépend de la nature de l’eau à filtrer

Consommation dConsommation d’’ eau de lavageeau de lavageDépend de la texture et de la nature du milieu filtrant2 à 3% du volume d’eau filtrée et ne doit pas excéder 5%


Documents

LE TRAITEMENT DES EFFLUENTS LIQUIDES : Les …m2spae.free.fr/2.%20Novembre%20-%20D%E9cembre/Traitement%20… · MILIEU BIPHASIQUE PHASE CONTINUE PHASE ... se rassembler sous l’influence