TAMISAGE D’EAUX RÉSIDUAIRES BRUTES
Des essais ont été programmés en vue :
— d'examiner dans quelles conditions il était possible de tamiser des eaux résiduaires brutes sur toiles filtrantes,
— de définir les paramètres permettant l’utilisation optimale de l’appareil expérimental mis en œuvre, en l'occurrence un tambour rotatif PERRIER,
— et enfin de comparer les performances de ce dernier appareil à celles d’un décanteur du type primaire.
Définition du matériel expérimental et description des essais
Ces essais se sont déroulés (par temps sec) dans la station d'épuration de la commune de Montbrison (Loire) dont le débit maximal est actuellement de 90 m³/h.
L’effluent a été prélevé par pompage au refoulement des vis de relevage et après dessablage.
L'installation comprenait, comme le montre la vue de la figure 1, un tambour de tamisage implanté dans un caisson métallique et un pilote de décantation constitué par un tube de 0,19 m de diamètre et 2 m de haut, alimenté par le bas. Le tambour proprement dit, assurant la filtration de l’intérieur vers l'extérieur, avait un diamètre de 1,00 m et une largeur réglable de 0 à 0,25 m.
Les particules arrêtées par la toile, qui en tapissent la surface intérieure, forment une pellicule colmatante engendrant une perte de charge. Dès que cette dernière, mesurée à l’aide de deux tubes de lecture de niveau, dépasse une dizaine de cm, le processus de décolmatage est mis en œuvre. Pour ce faire, le tambour étant mis en rotation, de l'eau est projetée sous pression à travers la toile, à l'aide de buses disposées sur une rampe au-dessus du tambour ; les déchets et l'eau de lavage sont collectés dans une goulotte oblique sur la face avant de l’appareil.
Il est à noter qu’il n’est pas nécessaire d’arrêter la filtration lorsque la toile est en cours de décolmatage.
Chaque essai a une durée de 8 heures.
[Photo : Vue de l’appareillage expérimental.]
[Photo : Fig. 2 — Influence du débit sur la perte de charge.]
Des échantillons ont été prélevés manuellement toutes les 15 minutes sur l'eau brute, l'eau tamisée et l'eau décantée, en vue de constituer des échantillons moyens caractéristiques de chaque essai.
Il est à noter que l'effluent était dégrillé par la crépine d'aspiration de la pompe qui arrêtait une part non négligeable de matières solides ; ceci a eu pour effet de réduire les taux d’abattement obtenus.
Résultats des essais
Cette première campagne d’essais, qui a permis de tester les limites de l’appareil, a montré :
- — que l'eau résiduaire se prête aisément à un tamisage sur toile (mailles testées : 200 et 400 µ) et qu'une partie des matières tamisées est dotée d'une structure fibreuse favorisant d'une part le phénomène d’auto-filtration, et d’autre part le décolmatage par pulvérisation d'eau,
- — que la « boue de lavage » est en fait constituée de gros flocons se prêtant à une décantation statique très rapide et à un égouttage statique ou dynamique, ce qui permet d'obtenir un résidu concentré à 70 g/l,
- — qu’en fonctionnement intensif, pour des vitesses de filtration de quelques cm/s, il est possible d'obtenir des rendements de tamisage voisins de 35 % (matières sèches totales),
- — que, en comparaison et pour une charge superficielle de 4 m³/m²/h, le rendement moyen du décanteur est voisin de 20 %,
- — que le tambour de tamisage peut aisément jouer un rôle de dessablage étant donné que le sable est facilement arrêté par les toiles filtrantes et qu'il n'est pas colmatant,
- — que le tambour peut être alimenté par une eau très sommairement dégrillée, dans la mesure où des augets intérieurs permettent de remonter les gros déchets vers la goulotte de recueil de l’eau de lavage.
La courbe de la figure 2 montre l’évolution de la perte de charge en fonction du débit, tous les autres paramètres étant fixes (compte tenu de la rapidité des mesures la variabilité de l’effluent peut être négligée).
Cet essai a montré que l'augmentation de la perte de charge en fonction de la vitesse de filtration est relativement faible lorsque cette dernière est inférieure à 1 cm/s, et qu'au-delà de 2 à 3 cm/s elle devient beaucoup plus importante, l’évolution étant grosso modo linéaire.
La vitesse de filtration et la vitesse de rotation du tambour sont deux critères importants du dimensionnement du tambour.
Ces essais ont permis de suivre l’évolution des caractéristiques de l’effluent et de remarquer notamment l’arrivée quasi quotidienne d'une pollution parasite « non domestique » environ 10 fois plus colmatante que l'eau résiduaire elle-même (voir figure 3).
L'utilisation intensive de l'appareil dans les conditions les plus défavorables a montré la nécessité d’utiliser un détecteur de perte de charge déclenchant automatiquement les opérations de lavage, ainsi qu'une régulation de la vitesse de rotation du tambour de façon à maintenir la perte de charge au voisinage d'une valeur donnée. Cette dernière technique, améliorant la qualité de l'eau tamisée, sera mise en œuvre lors des prochains essais.
[Photo : Fig. 3 — Évolution du débit maximum tamisable en fonction du temps.]
[Photo : Vue partielle d’un tambour de 3 mètres de diamètre]
[Photo : Schéma du montage du tambour]
Conséquences et applications
À partir de ces essais il est permis d’envisager de remplacer la décantation primaire par un tamisage sur tambour en réalisant un gain de place très important, qui se situe dans le rapport de dix à un.
Le gain se traduit bien évidemment tant au niveau des prix des terrains que de la réalisation des ouvrages de génie civil.
Une autre application possible du tamisage d’eaux résiduaires se rapporte au cas d’unités biologiques surchargées, qu’il s’agisse d’une station ancienne devenue sous-dimensionnée, ou de phénomènes de pointe dans un site de loisirs ; il est possible par tamisage de réduire la charge de l’effluent, de façon à permettre à l’unité biologique de travailler dans de bonnes conditions.
On peut également envisager de traiter de cette façon les effluents de petites communes, l’abattement réalisé étant bien souvent suffisant pour autoriser le rejet dans le milieu naturel sans avoir recours à des traitements plus poussés. Il est à noter que le tambour d’essai (figure n° 1) pourrait tamiser en moyenne 30 m³/h d’eau résiduaire.
TRAITEMENT TERTIAIRE D’EAUX RÉSIDUAIRES PAR MICRO-TAMISAGE
La norme la plus généralement appliquée à la sortie d’une station de traitement d’eaux d’égouts est 30 mg/l de DBO₅ et de MES.
La pollution résiduelle qui en résulte n’est donc pas négligeable, surtout lorsqu’il s’agit d’agglomérations importantes. En effet, la pollution résiduelle d’une agglomération de 50 000 habitants est voisine de la pollution totale d’une agglomération de 5 000 habitants (environ 300 kg/jour de DBO₅ et de MES). Si on estime qu’une agglomération de cette importance doit traiter sa pollution, il serait nécessaire, en toute logique, et abstraction faite des capacités d’auto-épuration du milieu récepteur, qu’une ville importante obtienne un abattement de pollution supérieur à celui généralement exigé. Pour ce faire, un traitement tertiaire doit être mis en œuvre tel que, par exemple, le micro-tamisage sur toile.
Des essais réalisés en 1970 par l’IRCHA et des observations d’installations en service en GRANDE-BRETAGNE et aux U.S.A. ont montré qu’il était possible, en micro-tamisant des eaux issues d’un traitement secondaire, d’obtenir des abattements en MES et en DBO₅ supérieurs à 50 voire 60 %.
Il a donc paru utile d’examiner le comportement du matériel expérimental à l’égard de l’eau issue du décanteur de la station de MONTBRISON.
À cet effet le tambour a été équipé d’une toile à maille de 25 microns. Seuls, pour l’instant, quelques essais qualitatifs encourageants ont été effectués permettant d’emblée d’obtenir des rendements de 30 à 40 % (en matières sèches totales), bien que l’eau décantée soit peu chargée (15-20 mg/l). Il semble raisonnable de penser que des rendements d’au moins 50 % seraient obtenus s’il était possible de contrôler automatiquement – ce qui n’était pas le cas – la formation d’une fine couche de matières filtrées permettant l’autofiltration, grâce à un dispositif maintenant une perte de charge donnée.
CONCLUSION
Aussi bien en tamisage d’eaux résiduaires brutes qu’en micro-tamisage d’eaux résiduaires traitées et décantées, les résultats obtenus lors de cette première campagne d’essais sont prometteurs.
D’autres essais sont en préparation, au cours desquels il est prévu d’utiliser différents automatismes facilitant la tâche de l’exploitant et permettant des expériences de longue durée.
L’objectif de ces nouveaux essais est d’étudier les points suivants :
- — effet de la variabilité de l’effluent à l’égard du tamisage et recherche de rendements moyens ;
- — incidence du choix de la maille de la toile ainsi que de la vitesse de filtration sur la qualité de l’eau tamisée et sur la capacité de l’appareil ;
- — réduction de la consommation d’eau de lavage et épaississement des boues ;
- — intérêt d’une régulation de vitesse de rotation permettant le maintien d’une perte de charge donnée ;
- — comparaison des résultats à ceux d’un décanteur (cas de l’eau brute) ;
- — intérêt de l’utilisation d’un floculant.
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