La Sédimentation assistée avec filtration est une étape de prétraitement utilisée pour éliminer les solides en suspension de l'eau avec différents niveaux de turbidité (ou « boue ») pour la préparer à une étape de désinfection finale, telle que la chloration T.6 . Elle peut être utilisée dans toutes les phases d'une urgence.Dépôt de particules dans un liquide par la force de gravité.

Pour l'eau brute contenant des matières colloïdales fines qui ne décantent que lentement ou ne décantent pas du tout, l'ajout de produits chimiques est nécessaire pour accélérer le processus. Ceci est connu à la fois sous le nom de « Sédimentation assistée » (puisque le processus naturel de Sédimentation est accéléré) ou sous le nom de « coagulation et floculation ». Dans ce processus, le coagulant chimique ajouté à l'eau déstabilise les charges électrostatiques des colloïdes afin qu'ils se rassemblent pour former des particules plus grosses (floculation) par mélange mécanique. Dans un processus de traitement standard, ces particules seraient décantées à l'aide de la Sédimentation T.4 , bien que cela puisse être omis en filtrant directement les flocs à l'aide de Filtres à sable rapides T.2 dans un processus également appelé « filtration directe ». Par rapport à une station conventionnelle avec le même débit et la même qualité d'eau brute, la Sédimentation assistée avec filtration peut fournir une meilleure élimination de la turbidité à moindre coût. Il s'agit d'un processus qui est généralement effectué à plus grande échelle, bien que les stations conditionnées utilisées dans les urgences aiguës incluent souvent la coagulation à l'aide d'un mélangeur hydraulique suivie d'un filtre à sable rapide sous pression. La coagulation et la floculation suivies de la Microfiltration T.3 ou de l'Ultrafiltration T.10 peuvent également être utilisées, bien que cela soit appelé Filtration sur membrane avec coagulation en ligne.

Considérations sur la conception

L'objectif de la Filtration directe est de réduire la turbidité à un niveau adapté aux étapes de traitement ultérieures. Il s'agit généralement de Chloration T.6 , donc une turbidité inférieure à 5 NTU est requise. Au cours de ce prétraitement, les concentrations bactériennes sont également réduites et il y a une amélioration considérable de la couleur, du goût, de l'odeur et des niveaux de métaux tels que le fer, le manganèse, le fluorure et l'arsenic. La filtration directe fonctionne bien lorsque la qualité de l'eau brute est relativement constante et avec une turbidité moyenne d'environ 25 NTU (avec des pics jusqu'à 100 NTU). Lorsque la turbidité est plus élevée ou plus variable, plus de coagulant peut être nécessaire, ce qui formera plus de flocs qui peuvent obstruer le filtre plus rapidement. Une alternative pour l'eau avec une turbidité plus élevée d'environ 100 NTU (avec des pics jusqu'à 200 NTU) consiste à combiner la Filtration rapide sur sable T.2 avec une forme hybride de Filtre de dégrossissage à flux ascendant T.1 avec des débits plus élevés que d'habitude. Pour l'eau avec une turbidité encore plus élevée, des Filtres de dégrossissage standard T.1 ou une Sédimentation (assistée) conventionnelle T.4 peuvent être utilisés.

Les procédés de Sédimentation assistée et de Filtration rapide sur sable sont similaires aux procédés de traitement conventionnels (voir T.2 et T.4 ) avec quelques différences. Pour l'étape de coagulation, de plus petites quantités de coagulant sont nécessaires, ce qui réduit les coûts, et parfois un polymère est également ajouté. L'étape de floculation est similaire, mais peut être omise. La principale différence avec la filtration rapide sur sable est que, puisqu'il n'y a pas de bassin de sédimentation, les flocs sont stockés dans le lit filtrant à la place, ce qui nécessite une plus grande capacité de stockage. Ceci est réalisé en approfondissant le lit filtrant et en incluant un autre média filtrant de plus grande taille comme couche supérieure (par exemple, l'anthracite) qui rend le filtre plus efficace par rapport aux filtres à sable rapides standard à la même charge car les flocs pénètrent plus profondément dans le lit, et utilisent ainsi toute la profondeur (au lieu de les emprisonner uniquement dans les couches supérieures). La couche supérieure de plus grande taille est constituée de quelque chose ayant une densité inférieure (le rapport de la densité d'un matériau à celle de l'eau) de sorte que les deux couches conservent leurs positions relatives après le rétrolavage.

Les taux de filtration des filtres à double média ont tendance à être plus élevés que les Filtres à sable rapides conventionnels, ce qui signifie que moins de surface de filtre est nécessaire, bien que des débits plus rapides entraînent des cycles de filtre plus courts, nécessitant un rétrolavage plus fréquent qui utilise un peu plus d'eau (environ 6 % de la surface filtrée). La couche inférieure de sable dans les filtres à double média a une taille de sable efficace (ce qui signifie que 90 % du sable utilisé est plus gros) allant de 0,45 à 0,8 mm (un peu plus petit que pour les Filtres à sable rapides conventionnels), tandis que la couche supérieure a généralement une taille efficace de 1,0 à 1,6 mm. Les deux couches sont relativement uniformes.

Matériaux

Les matériaux peuvent inclure une pompe, un mécanisme de dosage de coagulant, un réservoir de floculation (facultatif), un mécanisme d'élimination des boues, des produits chimiques pour la coagulation et un éventuel ajustement du pH, et pour la Filtration rapide sur sable T.2 , un système d'entrée et de sortie d'eau avec mécanisme de contrôle, un système de drainage souterrain, des pompes (ou un réservoir d'eau surélevé), un média filtrant (sable plus un média plus grossier) et (parfois) un système d'air comprimé pour le rétrolavage.

Applicabilité

Ce processus de traitement convient à toutes les phases d'une urgence. Il peut être très utile pendant la réponse aiguë, car il peut être rapidement démarré pour le traitement de l'eau en vrac et lorsque l'équipement et les processus ne sont pas encore parfaits (par exemple, lorsque le même réservoir est utilisé pour la floculation et la Sédimentation). Avoir une filtration directe au début d'une situation d'urgence donne une certaine marge de manœuvre pour produire rapidement de l'eau claire malgré de petites erreurs. Des unités à plus grande échelle sont possibles dans la phase de relèvement une fois qu'il y a du temps pour une conception et un pilotage adéquats, mais il convient également d'envisager d'autres options de prétraitement possibles, telles que la Filtration de dégrossissage T.1 , pour réduire les coûts, la dépendance continue aux produits chimiques et les problèmes d'élimination des boues.

Fonctionnement et entretien

Les exigences de fonctionnement et d'entretien sont importantes et similaires à celles des procédés de traitement conventionnels. Il s'agit notamment de vérifier la turbidité et le pH avant et après le traitement, de tester régulièrement les cuves, de modifier le dosage, de vidanger et de nettoyer les réservoirs, d'éliminer les boues, de stocker et de mélanger les produits chimiques, de contrôler le débit et de soumettre les solides au rétrolavage. L'entretien général de la station sera également nécessaire (par exemple, pompes, mélangeurs, vannes, application d'agents anticorrosifs sur les pièces métalliques, vannes de lubrification).

Santé et sécurité

Les préoccupations en matière de santé et de sécurité sont similaires à celles des processus de traitement standard, y compris la nécessité d'une désinfection supplémentaire et l'élimination en toute sécurité des boues (par exemple, mise en décharge, évacuation dans les égouts ou coordination avec les boues des stations d'épuration). Lorsque le sulfate d'aluminium est utilisé comme coagulant, l'aluminium dans l'eau clarifiée ne peut pas dépasser 0,2 mg/L pour des raisons sanitaires. Lorsqu'elle est élevée, la dose requise peut être réduite en ajustant le pH de l'eau brute ou en filtrant à travers un Filtre à sable rapide T.2 . Les produits chimiques doivent être manipulés avec précaution car ils peuvent être corrosifs.

Coûts

Comparativement, la filtration directe est moins chère que les procédés de traitement standard, car moins de produits chimiques sont utilisés et il y a moins de station à construire. Cela peut économiser jusqu'à 30 %.

Considérations sociales et environnementales

Généralement, ce procédé de traitement est bien accepté par les consommateurs et les institutions, car la turbidité de l'eau est visiblement améliorée. Les boues produites lors de la coagulation peuvent entraîner des risques environnementaux si elles sont éliminées à proximité de sources d'eau souterraine.