Comment résoudre les problèmes de filtration avant, dans et après une station d'épuration avec les matériels de filtration ? Les influents, avec les " crépines rotatives directionnelles automatiques ", avec les " crépines statiques autonettoyantes ", ou avec les " filtres à sable " livrés en kits manuels ou automatiques, ou en modules tuyautés. Les effluents, avant rejet en milieu naturel, avec les " filtres automatiques à roues ".
Le problème permanent de la qualité des effluents en stations d’épuration du type bactériologique ou physico-chimique, et quelle que soit leur implantation (urbaine, agro-alimentaire ou industrielle), a mis en évidence la nécessité de la mise en œuvre de systèmes de filtration appropriés afin de se prémunir contre certaines difficultés rencontrées, à savoir :
- • en amont, préfiltration des influents bruts ;
- • à l’intérieur de la station d’épuration, préparation d’eau industrielle avec les effluents de sortie, et cela pour l’alimentation des rampes de nettoyage des filtres-presses, des tables d’égouttage, des rampes de destruction des écumes, des installations de dosage et de l’eau d’irrigation ;
- • en aval, abaissement des M.E.S. et sécurité en cas de dysfonctionnement passager du process.
Dans le cas de lagunage, filtration des algues pour éviter l’eutrophisation des cours d’eau.
Préparation des influents bruts avant passage en station d’épuration
Depuis quelque temps, une demande se fait sentir, de la part des installateurs et exploitants, pour une filtration comprise entre 0,6 et 1 mm de finesse des influents, afin de soulager la station d’épuration. Dans ce cas précis, la société Eurofiltres propose une solution originale, qui consiste à utiliser une crépine rotative en acier inoxydable 316-L, à décolmatage directionnel continu. Les crépines CRDI sont spécialement étudiées et fabriquées en France pour la protection efficace de tout système de pompage en gravitaire, en eau de surface, fleuves, rivières, canaux, lacs, fosses ou réservoirs en milieu naturel, ou dans des stations d’épuration, dans des circuits industriels, des équipements de mines, de carrières, etc.
Les crépines CRDI à décolmatage directionnel continu procurent, sans trouble de fonctionnement, la protection efficace contre tous les débris organiques et autres particules flottantes ou semi-flottantes.
Le système de nettoyage continu, par jets sous pression, de la toile rotative, permet d’éliminer, en continu, des débris et particules et, de ce fait, apporte une économie importante en évitant l’utilisation onéreuse d’air comprimé de décolmatage. Le fait que le bras de décolmatage soit directionnel, et que la toile tourne autour, permet de concentrer les particules ainsi repoussées dans une zone préférentielle.
D’autre part, la rotation de la crépine évite la formation des tourbillons et supprime tout effet de vortex ; une immersion faible suffit (environ 5 cm en dessous du plan d’eau).
Les crépines CRDI ont une très faible perte de charge (moins de 0,1 m de colonne d’eau) et la vitesse de passage au travers de la toile filtrante est inférieure à 0,08 m/seconde. Elles se placent dans un bassin spécialement aménagé où arrive l’influent brut. Suivant la configuration, elles alimentent, soit de façon gravitaire, soit par l’intermédiaire d’une pompe, la station d’épuration d’influent coupé, à la finesse recherchée.
Afin d’extraire aisément, dans un conteneur, la concentration des M.E.S. produites par la crépine, une vis sans fin, dont le fonctionnement est intermittent, doit être mise en œuvre.
La crépine peut être attelée à un coude articulé en acier inoxydable, afin de pouvoir la sortir facilement du bassin de stockage pour recevoir, si nécessaire, un nettoyage par eau chaude, au cas où les graisses arriveraient à enrober la toile filtrante.
Il existe dix modèles de crépines de différentes capacités, ce qui permet de traiter, de façon unitaire, des débits allant de 37 à 630 m³/h et plus, bien entendu en les montant en parallèle. Les finesses standard des toiles sont : 600 μ, 1 et 2 mm.
Préparation d’eau industrielle avec les effluents de sortie pour l’alimentation des rampes de nettoyage
En général, une filtration à 180/200 μ est amplement suffisante pour les filtres-presses, les tables d’égouttage, les rampes de destruction des écumes et les installations de dosage.
Deux solutions sont envisageables :
La première consiste à placer, au refoulement d’une pompe, un filtre à tamis sous pression. Ce filtre, spécial pour eau chargée, est construit en acier inoxydable et en nylon, donc est insensible à la corrosion. Son décolmatage est assuré par le courant d'eau, accompagné d’un brossage interne de la cartouche filtrante. Aucun démontage n’est nécessaire.
Le principe de fonctionnement est le suivant : l'eau à filtrer traverse l’élément filtrant, de l'intérieur vers l’extérieur. Les impuretés à éliminer se déposent sur la face interne de la cartouche et tombent, en partie, au fond du filtre. Pour effectuer le décolmatage, la vanne de drain est ouverte, et le violent courant d’eau qui circule alors à l'intérieur de l’élément filtrant entraîne, en quelques secondes, la plus grande partie des impuretés. Toujours pendant que l’eau s’écoule par le bas du filtre, quelques tours de la brosse interne finissent le décolmatage. La vanne de drain est ensuite refermée et le filtre reprend son service normal. Un manomètre permet de s’assurer que le décolmatage s’est bien effectué (chute de la pression différentielle).
Les modèles existent en version semi-automatique, c’est-à-dire que l’intervention de l'homme est nécessaire pour l’entretenir. Cela ne demande que quelques secondes, sans démontage ni outillage, et en version automatique, sous courant 220/380 V – ou panneaux photovoltaïques – avec vanne de drainage automatique, motoréducteur entraînant la brosse interne, pressostat différentiel et coffret électrique.
Les filtres à tamis automatiques peuvent aussi être commandés à partir d'une horloge, d’un programmateur ou d’un automate.
La seconde solution consiste à placer, à l’aspiration d'une pompe, une crépine statique autonettoyante sur pieds. D’une structure très solide, celle-ci est conçue pour une finesse de 180 µm (finesse supérieure sur demande), avec une vitesse de passage, sur le tamis, inférieure à 0,05 m/seconde.
Il existe plusieurs modèles pour couvrir les débits de 20, 40 et 60 m³/h. Les débits plus importants peuvent être envisagés par l’installation en parallèle de plusieurs crépines.
Contrairement au modèle de crépine CRDI décrite précédemment, ces modèles ont, pour principe de fonctionnement, un décolmatage continu réalisé au moyen d’un balayage hydraulique, à jets d’eau tournant, à 360°, à l’intérieur de la cage fixe de la crépine.
Ces crépines s’installent à l’intérieur d’un bassin conçu à cet effet, de façon horizontale. L’alimentation en eau du bras hydraulique se fait par piquage, à l’aval de la pompe. Cette dérivation est équipée d’un robinet permettant de limiter le débit d’eau nécessaire au balayage hydraulique. La consommation est de l’ordre de 5 à 10 % du débit aspiré. Les réglages de la vitesse de balayage sont en fonction des M.E.S. présentes dans l’effluent. Il faut régler celle-ci à un tour toutes les trois secondes au départ, puis affiner l’efficacité du décolmatage par expérience.
La crépine EFP est livrée avec un indicateur permettant un contrôle à distance du bon fonctionnement du bras de décolmatage. L’alimentation électrique est en 24 V, l’information devant être relayée pour son exploitation.
Dans ce type d’installation, les impuretés remontées par la crépine se concentrent et doivent être, une ou deux fois par 24 h, envoyées en tête de station d’épuration par une petite pompe de relevage.
Filtration d’effluents à destination de systèmes d’irrigation
Il est actuellement de bon ton, suivant les régions, d’utiliser les effluents de stations d’épuration pour l’irrigation d’espaces verts (pelouses, plantations d’arbres, etc.) dans l’enceinte même de la station, ou, lorsque la situation géographique le permet, vers des applications telles que protection contre les incendies, en maintenant des zones vertes et humides, terrains de golf ou alimentation de vastes périmètres de plantations, lorsque le rejet de la station doit être à seuil 0. Dans ce cas précis, une étude préalable est obligatoire.
On distingue plusieurs types d’irrigation, qui nécessitent, bien entendu, des finesses de filtration différentes :
- aspersion classique sur ou sous frondaison (1,5 m³/h par asperseur – finesse nécessaire : 1 mm),
- aspersion fine sous frondaison (3 à
- 400 l/h par mini-asperseur – finesse mini : 600 µ,
- – micro-jets (20 à 150 l/h par micro-jet – finesse nécessaire : 180 µ),
- – micro-irrigation par goutteurs (2 à 8 l/h par goutteur – finesse nécessaire : 90 µ).
Dans le cas de l’aspersion classique et de l’aspersion fine, le procédé de crépine rotative autonettoyante type CRDI, à mailles de 1 mm ou 600 µ, suffit amplement. Pour le micro-jet, seules les crépines statiques autonettoyantes sur pieds type EFP et les filtres à tamis sous pression peuvent convenir.
En revanche, pour la micro-irrigation (donc par goutteurs) il est impératif de compléter tout le système de filtration par une filtration sur lits de sable sous pression. Toute une gamme de filtres à sable sous pression existe, en version kit ou entièrement tuyautée sur skid, avec les automatismes appropriés.
En aval, abaissement des M.E.S. et sécurité en cas de dysfonctionnement passager du process
Les normes européennes étant de plus en plus sévères quant aux quantités présentes de M.E.S. totales dans l’effluent de sortie, il s’avère bien souvent nécessaire de prévoir une filtration tertiaire.
Les filtres à roues filtrantes semi-immergées marque Gravit nécessitent peu de génie civil, et sont donc simples à installer, entièrement automatiques, les toiles filtrantes étant nettoyées en continu. La perte de charge est extrêmement faible, et la concentration des impuretés importante.
Ces appareils se placent, en général, à la sortie de la station d’épuration, avant rejet en milieu naturel. Ils fonctionnent de façon gravitaire. L’effluent chargé de M.E.S. passe à l’air libre, dans une cuve semi-cylindrique, dans laquelle sont installées les deux roues filtrantes semi-immergées et à vitesse variable. Pendant la rotation automatique des deux roues, les toiles filtrantes collectent les impuretés et les sortent de l’effluent. Ces toiles sont ensuite lavées, soit par de l’eau, soit par de l’air comprimé, et les M.E.S. collectées et concentrées sont évacuées par une tuyauterie indépendante. La surface, ainsi nettoyée, retourne, par rotation, dans l’effluent. Un motoréducteur électrique, avec régulation, permet d’assurer la vitesse de rotation idéale, en fonction de la charge des M.E.S. présentes dans l’effluent à traiter.
Il existe quatre modèles de filtres qui peuvent recevoir des toiles de 20 µ à 2 mm de finesse, et assurer des débits de quelques litres par seconde jusqu’à 1 000 litres par seconde par unité, et plus quand on les installe en parallèle.
Concernant les effluents de stations d’épuration, le ou les appareils ont la première roue garnie d’une toile à 150/120 µ qui dégrossit, suivie de la seconde roue garnie d’une toile de 80/60 µ pour peaufiner la qualité recherchée.
Lorsque les roues filtrantes sont nettoyées par jets d’eau – qui est en fait l’effluent de sortie du filtre, repris par une petite pompe – le volume de lavage des toiles est renvoyé en tête de station d’épuration, et reprend le cycle.
En revanche, lorsque le nettoyage se fait par air comprimé, les M.E.S. ainsi collectées sont stockées dans un bac prévu à cet effet.
Ce procédé de filtration permet également, en cas de lâcher impromptu de boues du clarificateur, de faire une protection avant rejet en milieu naturel. Il est évident que, dans ce cas, la situation ne doit être que passagère.
Dans certains cas de traitement d’effluent, il est nécessaire de coaguler et floculer avec des polymères, avant passage dans le filtre. La qualité de filtration, avec ce procédé, est tout à fait remarquable.
Certaines stations d’épuration sont pourvues de lagunes. Malheureusement, et surtout pendant les périodes d’été, un développement intempestif d’algues se forme par photosynthèse. Afin d’éviter que ces algues ne partent au fil de l’eau, avec risque d’eutrophisation des cours d’eau en zones sensibles – baignades et pêche –, il est possible d’utiliser ce type de filtre, qui fait fort bien la séparation des algues et autres éléments indésirables.
Tout le matériel de filtration décrit précédemment peut également servir pour d’autres applications telles que : prises d’eau en rivières, lacs, etc., vers des destinations pour l’irrigation ou le traitement d’eau potable, ainsi qu’en pisciculture, circuits fermés et secteurs industriels.
