Un Filtre de dégrossissage est utilisé pour éliminer les solides en suspension d'une eau très trouble (ou boueuse) à l'aide de supports de filtration de différentes tailles allant du gravier grossier au gravier fin. Il s'agit d'une étape de prétraitement avant un processus de désinfection final, tel que la Chloration T.6 , la Filtration lente sur sable T.9 ou l'Ultrafiltration T.10 . Il peut être utilisé dans les phases de stabilisation et de relèvement d'une intervention d'urgence.Un dispositif utilisé pour empêcher des objets ou des particules de pénétrer dans l'approvisionnement en eau. Des exemples courants de filtres utilisés dans les opérations d'approvisionnement en eau comprennent les tuyaux à fentes dans les trous de forage ou un ensemble de barres utilisées dans les prises d'eau brute (Syn. : Filtre de puits).Voir Filtre (Syn.)

Les filtres de dégrossissage agissent moins comme des « filtres » et plus comme des réservoirs de sédimentation avec une surface étendue. Un bassin de sédimentation est généralement conçu en fonction du temps qu'il faut aux particules pour se déposer compte tenu de la profondeur du bassin. Avec un Filtre de dégrossissage, la distance requise pour le processus de décantation est beaucoup plus courte car les réservoirs sont remplis de gravier. Cette caractéristique, associée à une surface disponible accrue pour des processus tels que la sédimentation et l'adsorption, aide à piéger les particules pour en faire une forme de sédimentation plus efficace.

Considérations sur la conception

La Filtration de dégrossissage utilise des supports de filtration dont la taille diminue, soit dans le même réservoir en trois couches séparées, soit plus communément/efficacement sous forme de trois chambres séparées dans un réservoir horizontal. Les tailles de support vont de 4 à 25 mm, avec des tailles plus grandes vers l'entrée (généralement 12 à 25 mm et 8 à 12 mm) et des tailles plus petites à la sortie (généralement 4 à 8 mm). Pour les filtres horizontaux, la longueur totale atteint généralement jusqu'à 7 mètres qui est divisée en trois chambres de longueur décroissante dans un rapport de 3:2:1 passant du plus gros au plus fin. Pour les filtres fabriqués à partir de compartiments horizontaux, le flux peut être à la fois horizontal et ascendant ou descendant à travers chaque compartiment. Pour les filtres à trois couches dans un compartiment, l'eau ne s'écoule que dans le sens ascendant, car elle est plus efficace pour le nettoyage hydraulique, qui utilise la force de gravité pour drainer les sédiments. Différents types de médias filtrants peuvent être utilisés, bien qu'ils doivent être relativement uniformes dans chaque chambre/couche et avoir une bonne porosité. Les Filtres de dégrossissage peuvent traiter efficacement l'eau trouble jusqu'à 500 NTU (où NTU est une mesure de la turbidité), réduisant cette turbidité jusqu'à 90 % et l'amenant à un niveau adapté aux processus de traitement ultérieurs. Par exemple, lorsque l'étape suivante est la Filtration lente sur sable T.9 , une turbidité d'environ 10 NTU est souhaitée. De plus, les Filtres de dégrossissage améliorent la qualité microbienne de l'eau en réduisant les niveaux de bactéries de 60 à 99 %.

Une considération de conception clé est une faible vitesse de l'eau dans tout le filtre, car la sédimentation fonctionne plus efficacement avec un écoulement non turbulent. Pour y parvenir, la vitesse doit être comprise entre 0,3 et 1,5 m/heure (compactage de m³/m²/heure), bien qu'elle doive de préférence être maintenue proche de la vitesse la plus efficace allant jusqu'à 0,6 m/heure. L'eau entrant ou sortant du filtre ne doit pas non plus être turbulente pour éviter les affouillements et les courts-circuits. À l'entrée, cela nécessite des barrages d'admissions couvrant la largeur du filtre ou des déflecteurs pour distribuer l'énergie de l'eau, et à la sortie, un mur pleine largeur sur lequel l'eau s'écoule ou un faux lit filtrant en dessous. Un Filtre de dégrossissage doit rester saturé, car le nettoyage devient difficile s'il sèche. Le contrôle de sortie doit donc être conçu de telle sorte que l'eau ne quitte le filtre qu'à une certaine hauteur (par exemple, un déversoir ou une conduite d'effluent surélevée). Le nettoyage hydraulique par gravité donne de meilleurs résultats lorsque les composants de drainage sont dimensionnés pour un débit élevé de 60 à 90 m/h sur le lit filtrant.

Matériaux

Les matériaux comprennent le(s) compartiment(s) filtrant(s), le système d'entrée et de sortie d'eau avec mécanisme de contrôle, le système de drainage et les médias filtrants (gravier, briques d'argile brûlée, plastiques, charbon de bois brûlé ou fibres de noix de coco).

Applicabilité

Les Filtres de dégrossissage sont adaptés lorsque les capacités et les finances locales sont limitées (par exemple, systèmes ruraux ou à petite et moyenne échelle dans des contextes urbains et périurbains). Ils sont plus applicables aux phases de stabilisation et de relèvement d'une intervention d'urgence, car ils nécessitent un temps d'installation. Ils peuvent être un bon remplacement pour la Sédimentation assistée T.4 et la Filtration rapide sur sable T.2 , qui sont toutes deux plus courantes dans la réponse aiguë mais nécessitent des apports continus plus élevés. La performance des Filtres de dégrossissage dépend de la quantité de matière colloïdale dans l'eau. Avant la mise à l'échelle, une partie du travail de conception consistera à tester les caractéristiques de séparation des solides dans l'eau suivi d'une petite station pilote.

Fonctionnement et entretien

La tâche principale du fonctionnement et de l'entretien est d'éliminer les solides accumulés qui pénètrent profondément dans le média filtrant, généralement par le biais d'un nettoyage hydraulique qui implique une vidange rapide du filtre. Des intervalles plus courts entre les nettoyages hydrauliques sont préférables (par exemple, toutes les quelques semaines) pour minimiser l'accumulation de solides, mais un nettoyage manuel sera généralement nécessaire une fois tous les un à cinq ans, selon la qualité de l'eau brute. Cela implique d'excaver manuellement le matériau filtrant, de le laver séparément et de le remplacer. Le fait d'avoir deux filtres ou plus permet à l'eau de s'écouler pendant le long processus d'entretien. D'autres tâches de fonctionnement et d'entretien incluent l'application d'agents anticorrosifs sur les pièces métalliques (vannes, tiges et tuyaux) et la lubrification des différentes soupapes.

Santé et sécurité

La Filtration de dégrossissage est un prétraitement et ne doit pas être utilisée comme processus de traitement en une seule étape pour l'eau potable. En situations d'urgence, la Chloration T.6 est toujours conseillée comme étape minimum de post-traitement. Les boues produites lors de la filtration sont facilement jetables et ne posent pas de problèmes de santé.

Coûts

Les Filtres de dégrossissage coûtent au moins 150 à 200 USD par m³ de volume de filtre installé. Les coûts permanents sont faibles en raison du manque de produits chimiques requis et de la simplicité de la conception. A titre indicatif des coûts d'entretien requis sur la base d'un filtre traitant 240 m³/jour, seulement 30 heures de travail seraient nécessaires par an (incluant un nettoyage hydraulique tous les un ou deux mois selon la saison et un nettoyage manuel tous les 5 ans). En comparaison, un Filtre à sable lent T.9 nécessite 300 % de temps en plus.

Considérations sociales et environnementales

Les Filtres de dégrossissage ont tendance à être bien acceptés par les utilisateurs et les institutions où il s'agit d'une technologie connue. L'établir en tant que nouvelle technologie nécessite une formation, le développement des capacités de fonctionnement et d'entretien, et la volonté du personnel local.