3. La filtration sur sable

a)  En usine

La filtration par le sable est l'une des méthodes de traitement de l'eau les plus anciennes.

Un filtre à sable est constitué par une couche de sable de qualité adéquate, à travers laquelle l'eau circule à vitesse relativement faible. Le filtre à sable purifie l'eau de trois manières différentes :

  • La filtration permet d’intercepter les dernières particules visibles à l’œil nu de l'eau à traiter.
  • Floculation pendant laquelle les substances se collent à la surface du sable et viennent grossir la taille de ce dernier.
  • Assimilation par des micro-organismes qui se nourrissent des polluants de l'eau.

Par contre, les virus et bactéries peuvent toutefois passer au travers des filtres c'est pourquoi l'étape finale de désinfection est obligatoire.

 

 

 

 

 

 

  

  

  

  

  

  

  

 

 

Schéma des filtres à sable

Les autres moyens de filtration sont les filtrations sur membranes.

Les filtrations sur membranes constituent une mini-révolution dans le domaine du traitement de l’eau. En effet, son principe consiste non plus à éliminer chimiquement les micropolluants mais à les extraire physiquement. Leur très gros avantage est de n’utiliser aucun réactif chimique pour traiter des eaux. Elles permettent de traiter des eaux très polluées et de produire une eau très pure, sans goût désagréable ni mauvaise odeur, et de qualité constante quelles que soient les variations de qualité de l’eau à traiter. Elles commencent depuis peu à être utilisées à grande échelle au niveau industriel. Le seul inconvénient de ces nouveaux traitements est leur coût élevé, mais le principe d’action de ces membranes est simple puisqu’il consiste ni plus ni moins en un filtrage mécanique.

 

L’ultrafiltration

L’ultrafiltration est un procédé qui permet de séparer le soluté du solvant. Le principe de séparation est une différence de pression de part et d’autre de la membrane réalisée grâce à une pompe d’alimentation haute pression. Par ailleurs, la filtration est généralement de type tangentiel, c’est-à-dire que l’eau circule parallèlement à la membrane grâce à une pompe de circulation. Les parois de chacune des fibres de la membrane sont percées d’une multitude de pores microscopiques qui retiennent les molécules de la taille de 0,002 à 0,1 micromètre selon la membrane choisit car seule les substances inférieures à la taille des pores peuvent traverser la paroi. L’ultrafiltration permet d’éliminer toutes les particules en suspension, les bactéries et les virus, ainsi que les plus grosses molécules organiques. Mais certains pesticides et certaines molécules responsables de goûts et d’odeurs, de plus faible encombrement, ne sont pas retenus. Pour pallier cet inconvénient, du charbon actif en poudre est mélangé à l’eau à traiter. Ces substances s’adsorbent sur les grains de charbon lesquels, trop gros pour passer à travers les pores, sont retenus par les membranes. Il permet de réduire l’usage des désinfectants chimiques. Côté entretien, un lavage régulier doit être effectué avec de l’eau propre circulant en sens inverse pour que les pores ne  se colmatent pas.

 

La nanofiltration

La nanofiltration permet de produire une eau de très grande qualité grâce à son procédé de séparation utilisant la filtration au travers de membranes semi-perméables sous l’action d’une pression. Son principe est très semblable à celui de l’ultrafiltration, la différence essentielle étant que la membrane de nanofiltration offre une porosité dix fois plus faible, de l’ordre de 0.001 micromètres. Les modules actuellement proposés sont de type tubulaire ou spirale. Injectée sous pression, l’eau à traiter traverse la membrane et ressort filtrée par le tube central.

La nanofiltration permet de retenir tous les polluants dissous, qu’ils soient biologiques, organiques ou minéraux et quelle que soit leur concentration, sans avoir besoin d’utiliser l'absorption sur charbon actif. Elle constitue une technique sûre qui permet d'éliminer toutes les substances toxiques ou indésirables résultant des activités humaines, industrielles, agricoles ou provenant du milieu naturel. De plus, elle permet également de diminuer de manière significative l’usage du chlore. Son seul inconvénient réside dans le fait que l’eau produite est tellement pure qu’il est nécessaire de la reminéraliser. En effet, elle arrête certains ions comme Ca2+.

La microfiltration

Pour la microfiltration, on utilise des membranes avec des pores de taille comprise entre 0.1 et 10 micromètres. Les membranes de microfiltration retiennent toutes les bactéries. Par contre, elles n’éliminent pas les virus puisqu’ils sont plus petits que les pores de ces membranes. La microfiltration peut être mise en oeuvre dans beaucoup de procédés de traitements différents quand des particules avec un diamètre supérieur à 0.1mm ont besoin d'être éliminées.

b) Expérience réalisable chez soi  

 

Matériel :

  • Eau brute passée au tamis
  • 1 demi-bouteille
  • sable
  • graviers
  • litière
  • 1 morceau de coton
  • 

Mode opératoire :

On place dans une demi-bouteille un morceau de coton, du sable, de la litière et des graviers.

On verse l’eau surnageante de l’expérience de coagulation-floculation.

Observations :

Ensuite, l’eau récupérée est quasiment limpide puisque les dernières particules en suspension sont retenues par la couche de sable et le coton.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

  

 

  

 

 

 

 

 

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