Microfiltration – Ultrafiltration – Nanofiltration
2 janvier 2020
Désinfection
4 janvier 2020
Technologies de filtration
La filtration est le processus d'élimination des solides en suspension de l'eau lorsque l'eau passe à travers un lit poreux de matériaux
La filtration naturelle élimine la plupart des matières en suspension des eaux souterraines lorsque l'eau passe à travers les couches poreuses du sol dans les aquifères (couches aquifères sous le sol).
De plus, les eaux de surface sont soumises au ruissellement et sont intrinsèquement vulnérables à d'autres sources de contamination telles que les débordements d'eaux usées, les rejets industriels, les déversements de carburant ou de produits chimiques. Les eaux de surface doivent donc être filtrées par une méthode en plus d'être désinfectées avant utilisation.
La filtration conventionnelle, également connue sous le nom de filtration rapide sur sable, est le type de technologie de traitement de l'eau le plus répandu utilisé aujourd'hui. Cette technique de filtration utilise une combinaison de processus physiques et chimiques afin d'atteindre une efficacité maximale, comme suit :
Coagulation et floculation
Des produits chimiques sont ajoutés à l'eau afin d'améliorer le processus de traitement ultérieur. Ceux-ci peuvent inclure des ajusteurs de pH et des coagulants.
Les coagulants sont des produits chimiques, tels que l'alun, qui neutralisent les charges positives ou négatives sur les petites particules, leur permettant de coller ensemble et de former des particules plus grosses qui sont plus facilement éliminées par sédimentation (décantation) ou filtration. Une variété de dispositifs, tels que des chicanes, des mélangeurs statiques, des turbines et des pulvérisateurs en ligne, peuvent être utilisés pour mélanger l'eau et répartir les produits chimiques de manière uniforme.
Floculation : Dans ce processus, qui suit le brassage rapide, l'eau traitée chimiquement est envoyée dans un bassin où les particules en suspension peuvent entrer en collision, s'agglomérer (coller ensemble) et former des particules plus lourdes appelées « flocs ». Une agitation douce de l'eau et des temps de rétention appropriés (la durée pendant laquelle l'eau reste dans le bassin) facilitent ce processus.
Les facteurs qui peuvent favoriser la coagulation-floculation sont le gradient de vitesse, le temps et le pH. Le temps et le gradient de vitesse sont importants pour augmenter la probabilité que les particules se rejoignent. De plus, le pH est un facteur important dans l'élimination des colloïdes.
Filtre à sable
La filtration sur sable représente une technologie utilisée depuis des années dans divers domaines. et ce n'est que récemment qu'il a été réexaminé en tant que système rentable, efficace et relativement simple pour la filtration de l'eau. Dans un filtre lent à sable, l'eau brute passe par gravité à travers un lit de sable d'environ 1 m de profondeur, soutenu en dessous par une couche de gravier. L'eau filtrée est recueillie par un système de drainage inférieur qui est placé à l'intérieur ou sous le gravier. Une fine couche de micro-organismes biologiquement actifs se forme (s'il n'y a pas de traitement de pré-chloration) au-dessus et à travers le lit de sable. Ces organismes filtrent les sédiments et tuent les bactéries nocives. Après un certain temps, le lit filtrant commencera à se boucher à cause des particules piégées.
Un lit filtrant à sable avec une granulométrie relativement uniforme peut fournir une filtration efficace sur toute sa profondeur. Si la gradation granulométrique est trop grande, le filtrage efficace est confiné aux quelques centimètres supérieurs de sable. Cela résulte du fait que les grains de sable les plus fins s'accumulent sur le dessus du lit lors de la stratification après le lavage à contre-courant. Le problème du colmatage en surface des filtres à sable a conduit au développement de filtres à double média.
Double média – Fitration multimédia
Un filtre à double média consiste en une couche de sable [densité (sg), 2,65] surmontée d'un lit de charbon anthracite (1,4 - 1,6 sg). Les pores de la couche supérieure anthracite plus grossière sont environ 20 % plus grands que le sable. Ces ouvertures sont capables d'adsorber et de piéger les particules afin que les flocs entraînés dans l'eau clarifiée ne s'accumulent pas prématurément à la surface du filtre et colmatent le filtre à sable.
Les Filtres Multimédia MMF, ont plus d'un support, ils peuvent être des filtres à gravité ouverts ou des filtres à pression. Dans le traitement de l'eau, ils sont devenus plus populaires ces dernières années. Les lits filtrants à double média utilisent généralement de l'anthracite et du sable; cependant, d'autres matériaux ont été utilisés, tels que le charbon actif et le sable. Les lits filtrants multimédias utilisent généralement de l'anthracite, du sable et du grenat. Cependant, d'autres matériaux ont été utilisés, tels que le charbon actif, le sable et le grenat. En outre, des filtres doubles et multimédias utilisant des résines échangeuses d'ions comme l'un des supports ont été essayés. Dans certains de ces filtres, le média peut avoir des caractéristiques supplémentaires autres que l'élimination des particules. Par exemple, le charbon actif élimine les substances organiques dissoutes.
Le processus de filtration multimédia produit une eau filtrée de haute qualité à des débits beaucoup plus rapides que la filtration sur sable traditionnelle.
Filtration au charbon actif
Avec l'aération, le charbon actif en granulés (CAG) et le charbon actif en poudre (PAC) sont des traitements appropriés pour l'élimination des contaminants organiques tels que les COV, les solvants, les PCB, les herbicides et les pesticides. Le charbon actif est du carbone qui a été exposé à de très hautes températures, créant un vaste réseau de pores avec une très grande surface interne ; un gramme de charbon actif a une surface équivalente à celle d'un terrain de football. Il élimine les contaminants par adsorption, un processus dans lequel les contaminants dissous adhèrent à la surface des particules de carbone.. Après une période de quelques mois ou années, selon la concentration des contaminants, la surface des pores du GAC ne peut plus adsorbent plus longtemps les contaminants et le charbon doit être remplacé.
Le charbon actif en poudre est constitué de particules finement broyées et présente les mêmes propriétés d'adsorption que la forme granulaire. Le PAC est normalement appliqué à l'eau sous forme de bouillie, puis filtré. L'ajout de CAP peut améliorer l'efficacité de l'élimination organique des procédés de traitement conventionnels et également éliminer les goûts et les odeurs.
Enlèvement du filtre Fer/Manganes
Les filtres pour l'élimination du fer et du manganèse de l'eau à l'aide de sable de différentes granulométries et de pyrolusite (MnO2) ou d'autres médias. Après l'étape d'oxydation (avec ou sans bassin de rétention ou de décantation), l'eau de source est filtrée à travers un média filtrant dans une cuve sous pression ou un filtre gravitaire. En présence d'oxygène dissous, la pyrolusite exerce une forte action d'oxydation catalytique sur le Fe et le Mn qui précipitent et sont piégés dans le lit filtrant. Plus tard, mésanges éliminées par contre-lavage. Il n'a pas besoin d'être régénéré et n'est pas consommé pendant le processus, ayant ainsi une très longue durée de conservation. Les médias de filtration de ces systèmes peuvent être constitués de sable, de sable et d'anthracite de charbon (double média), ou de produits propriétaires/brevetés, tels que Pyrolusite - Pyrolox, Filox-R, Birm et sable vert de manganèse. Certains milieux, comme le sable vert au manganèse, ont la capacité à la fois d'oxyder et de filtrer le fer et le manganèse efficacement et en même temps. Le sable vert au manganèse, la pyrolusite, le Birm ou tout support recouvert de dioxyde de manganèse a la capacité d'oxyder le fer et le manganèse et de filtrer les précipités insolubles avec le lit filtrant. Ces milieux ont également une certaine capacité, mais limitée, d'oxydation de l'As(III) et d'adsorption de l'arsenic.
Pyrolusite
La pyrolusite est le nom commun du dioxyde de manganèse naturel. C'est un minerai extrait composé de 40 à 85% de dioxyde de manganèse en poids. Les diverses configurations de pyrolusite fournissent de vastes sites de surface disponibles pour l'oxydation du fer et du manganèse solubles. Des taux d'élimination du fer supérieurs à 20 mg/L sont réalisables.
La pyrolusite peut être utilisée des deux manières suivantes : (1) Mélange avec du sable, typiquement à 10-50 % en volume, pour combiner un média filtrant avec les propriétés oxydantes de la pyrolusite ; (2) Installation de 100 % de pyrolusite dans un filtre de qualité appropriée pour assurer l'oxydation et la filtration.
Des taux de charge hydraulique maximum de 9,0-12,50 m³/m² doivent être la base de la conception d'un récipient sous pression. Aucune régénération chimique n'est nécessaire. Le lavage à contre-courant est essentiel pour un bon fonctionnement. L'attrition pendant le lavage à contre-courant peut être un avantage car elle expose davantage de sites de surface pour l'oxydation du fer et du manganèse solubles. La densité de la pyrolusite est de l'ordre de 120 lb/ft³, nécessitant un taux de lavage à contre-courant de 50 à 60 m³/m² pour fluidifier le lit, frotter le média et redistribuer le média dans tout le lit. Le lavage à l'air et le lavage à contre-courant sont recommandés en mode simultané.
Birm
Birm est un acronyme qui signifie "Burgess Iron Removal Method". Birm a la capacité d'oxyder le fer, mais n'est pas très efficace pour oxyder As(III) en As(V). Birm est produit en imprégnant des sels manganeux à quasi saturation sur du sable de silicate d'aluminium, un matériau de base. Les ions manganeux sont ensuite oxydés en une forme solide d'oxyde de manganèse avec du perman¬ganate de potassium. Ce processus est similaire à celui utilisé pour fabriquer le sable vert au manganèse. Pour être efficace, il doit être utilisé dans une eau dont le pH est compris entre 6,8 et 9,0.
L'alcalinité doit être supérieure à deux fois la concentration combinée de sulfate et de chlorure. L'injection d'air comprimé en amont du média pour maintenir une teneur en oxygène dissous d'au moins 15 % de la teneur en fer peut être nécessaire, en particulier pour l'eau de source contenant du fer à des concentrations supérieures à 3 mg/l.¬ L'oxygène dissous oxyde le fer avec le milieu Birm servant de catalyseur qui améliore la réaction entre l'oxygène dissous et le fer et le manganèse dissous dans l'eau. De plus, l'hydroxyde ferrique formé attire l'arsenic oxydé, qui est ensuite capturé dans le lit filtrant.
