Filtres en tissu sur peluche pour le traitement de l’eau : une vue d’ensemble

Si vous avez consulté ce guide, c’est probablement parce que vous vous intéressez à la filtration tertiaire des eaux usées civiles ou à la finition des effluents de processus industriels. Et vous avez probablement entendu parler de cette technologie : les filtres en tissu sur peluche pour le traitement de l’eau. Qu’est-ce que c’est ? Comment fonctionnent-ils ? À quel stade de l’épuration interviennent-ils et avec quels avantages ?

Les solutions de filtration tertiaire peuvent être divisées, selon le type de média filtrant utilisé, en deux macro-catégories : les filtres à micro-filets (ils utilisent des filets monofilaments) et les filtres en tissu à fibres libres (ils exploitent les propriétés des tissus à fibres libres). Ces technologies présentent certaines similitudes et permettent d’éliminer efficacement les solides en suspension.

Pourquoi alors, dans de nombreuses circonstances, est-il préférable d’installer un système de filtre en tissu rus peluche pour l’épuration des eaux usées ? C’est ce que nous allons découvrir ensemble dans cet article.

1. Filtres en tissu pour le traitement de l'eau

Les filtres en tissu constituent une méthode efficace pour éliminer les impuretés et les particules solides de l’eau, garantissant ainsi sa clarté et sa sécurité.

Ils sont normalement utilisés dans la filtration tertiaire de l’eau, ou « filtration finale« , et réduisent la teneur en solides en suspension de l’eau de plusieurs dizaines de mg/l à pratiquement zéro.

Actuellement, deux types de filtres sont utilisés pour le traitement tertiaire de l’eau :

• Filtres en tissu micro-filet : la maille filtrante est bidimensionnelle et consiste en un tissage de fils synthétiques ou métalliques, dont la lumière de passage détermine la capacité de filtrage.
• Filtres en tissu sur peluche (ou à fibres libres) : le tissu filtrant est tridimensionnel et consiste en une armure de base à laquelle sont attachées des fibres libres synthétiques qui garantissent un degré de filtration équivalent et plus sélectif que celui de la maille de l’armure

C’est pourquoi nous aimerions donner une définition des filtres en tissu : il s’agit de systèmes de traitement de l’eau qui permettent une réduction des solides en suspension jusqu’à quelques mgSST/l en utilisant un tissu à fibres libres comme milieu filtrant.

En général, nous pouvons énumérer un certain nombre d’avantages des filtres en tissu dans le traitement de l’eau :

• Efficacité d’élimination des particules en suspension : les filtres en tissu sont capables d’éliminer les particules fines (< 10 microns) grâce à l’action du tissu filtrant.
• Filtration continue : il n’est pas nécessaire d’installer des unités de secours, la filtration ne s’arrête pas pendant le cycle de lavage à contre-courant automatique des toiles.
• Flexibilité en cas de surcharge à l’entrée du filtre.
• Faibles coûts d’installation : en général, les systèmes de filtration tertiaire avec des toiles filtrantes représentent une solution avantageuse en termes de coûts initiaux, grâce à des travaux accessoires extrêmement réduits.
• Facilité de nettoyage et d’entretien : la plupart des filtres en tissu sont faciles à nettoyer et à entretenir, ce qui réduit les coûts d’exploitation.

2. Filtres en tissu sur peluche pour le traitement de l'eau : fonctionnement

Les filtres en tissu sont l’un des systèmes les plus efficaces pour le traitement tertiaire de l’eau.

Ces filtres en tissu pour la purification de l’eau se distinguent comme une solution efficace et polyvalente pour la filtration tertiaire. Leur grande efficacité réside dans la combinaison des avantages de la filtration en surface, typique des filtres à micro-maille, avec la filtration en profondeur des filtres à sable, offrant une capacité élevée d’élimination des solides en suspension (SST) à faible coût.

La structure de support du média filtrant en fibres synthétiques est constituée de disques ou d’un tambour. Les eaux usées sont acheminées par gravité à travers le tissu et les fibres entrelacées qui le composent retiennent à l’extérieur les particules solides en suspension de différentes tailles. L’eau traitée est acheminée à l’intérieur des éléments filtrants et atteint l’axe central creux, tandis que les solides qui se déposent sur le tissu sont périodiquement éliminés du système par le dispositif de lavage à contre-courant automatique.

Le mécanisme de filtration repose sur deux principes fondamentaux.

• Filtration en profondeur : les fibres lâches du non-tissé créent un labyrinthe complexe de passages irréguliers, ce qui donne une couche épaisse de matériau filtrant. Cette conception permet aux particules SST de pénétrer entre les fibres et d’y être piégées. La filtration en profondeur assure une élimination plus efficace des solides, même les plus fins de la taille d’un micron.
• Flux sortant/entrant des eaux usées : l’eau à traiter entre dans la cuve du filtre, passe à travers les disques filtrants ou le tambour et s’écoule vers l’arbre central. Les solides interceptés par le filtre restent à l’extérieur du filtre, ce qui évite de boucher les passages internes de la machine et rend le nettoyage simple et efficace.

Les filtres en tissu sont capables d’éliminer efficacement une grande variété de solides en suspension, jusqu’à des concentrations inférieures à 10 mg/l dans l’eau de sortie. Ils conviennent donc au traitement des eaux usées ou de processus de diverses industries, telles que l’industrie textile, l’industrie du papier, l’industrie alimentaire et l’industrie chimique.

3. Filtres en tissu sur peluche et en micro-filet : similitudes et différences

Filtres en tissu sur peluche et filtres à micro-filets : deux solutions qui partagent leur utilisation pour le traitement avancé de l’eau, mais qui se caractérisent chacune par des spécificités structurelles.

Dans les deux systèmes, l’eau passe à travers un média filtrant qui retient les particules solides en suspension présentes. Les solides interceptés par le filtre sont périodiquement éliminés par un système de lavage à contre-courant.

D’autre part, il est clair que la différence structurelle entre les médias filtrants se traduit par des différences significatives en termes de fonctionnalité. Voyons-les.

• Dans le cas des filtres en tissu sur peluche, le milieu filtrant est constitué d’une masse de fibres synthétiques libres, fixées sur une armature de support, qui assurent une filtration en profondeur. En revanche, dans les filtres à micro-filets, le média filtrant est constitué d’une maille métallique ou synthétique bidimensionnelle, dont la lumière de passage détermine la capacité de filtrage, ce qui donne une filtration de surface.
• Les différences se situent également au niveau du système de lavage du média filtrant : cette opération est réalisée par aspiration (rétrolavage) dans le cas des filtres en non-tissé, avec de l’eau sous pression dans le cas des filtres à micro-réseaux.
• Le sens de la filtration est également différent : des disques (ou tambour) vers l’arbre central dans le cas des filtres en tissu sur peluche (out-in), de l’arbre vers les disques dans les filtres à micro-filets (in-out). En général, la filtration par gravité des filtres à fibres libres permet de réaliser de plus grandes économies d’énergie, car aucune pompe de pressurisation n’est nécessaire.
• Enfin, la qualité de l’eau à traiter : les filtres à micro-filets conviennent mieux aux eaux à faible concentration de SST, tandis que les filtres à fibres libres peuvent également traiter des eaux à forte concentration de SST.

4. Filtres à disque et à tambour : différences

Posons d’abord un postulat : faisons la différence entre « filtres à disques rotatifs » et « systèmes de filtration à disques ».

Cette prémisse est nécessaire car de nombreux utilisateurs, encore peu sensibilisés aux questions de traitement de l’eau (notamment dans le domaine industriel), recherchent ces deux termes et découvrent des systèmes très différents dans leur structure et surtout dans leur utilisation.

D’une part, nous avons les filtres à disques rotatifs : systèmes de traitement tertiaire des eaux (dans le secteur civil) ou de finition des effluents (dans le secteur industriel). Ces systèmes montent des disques sur un arbre creux et utilisent une toile, souvent un non-tissé, comme milieu filtrant pour les solides en suspension et le phosphore. D’autre part, nous avons ce que l’on appelle les « systèmes de filtration à disques » : des solutions d’irrigation qui n’ont rien à voir avec le traitement des eaux usées.

Nous avons donc fourni une définition des filtres à disques rotatifs. Toutefois, pour éviter toute confusion, il est préférable d’appeler ces systèmes « filtres à disques en tissu » ou « filtres à disques pour l’épuration des eaux usées ». Rappelons, comme nous l’avons déjà vu, que ces systèmes peuvent être équipés de micro-filets (pour le traitement de surface) ou de toiles à fibres libres (pour la filtration en profondeur, similaire à la filtration sur sable).

Les filtres en tissu sur peluche ne peuvent-ils être installés que sur des disques rotatifs ? Pas du tout. Comme mentionné plus haut, il existe également des filtres en tissu sur peluche de type tambour : la nappe filtrante est montée sur une structure de support cylindrique.

Alors, laquelle de ces deux solutions préférez-vous ?

D’une manière générale, les filtres à disques pour le traitement de l’eau sont généralement plus adaptés au traitement de grands volumes d’eau, car ils offrent une plus grande surface de filtration. Les filtres à tambour sont appréciés lorsque les débits à traiter sont limités et, en particulier, lorsque l’espace d’installation est restreint.

5. Filtres en tissu sur peluche : la phase de lavage à contre-courant

Le lavage à contre-courant des toiles filtrantes est une opération importante qui s’effectue automatiquement sur les filtres en non-tissé afin de maintenir l’efficacité du processus de filtration.

Il est naturel qu’au cours de la filtration, des particules solides s’accumulent progressivement sur la toile, réduisant ainsi la capacité de traitement du système. Le lavage à contre-courant élimine ces particules et rétablit l’efficacité du processus de filtration.

Le lavage à contre-courant est effectué à intervalles réguliers ou lorsque les chutes de pression atteignent une valeur seuil. Le processus consiste à inverser le flux d’eau à travers le tissu afin d’éliminer les particules accumulées à la surface du tissu. L’eau utilisée pour le lavage à contre-courant est recirculée à la tête du système par une ligne dédiée, de sorte que les particules éliminées par le tissu sont retirées du système de filtration.

Il est important de savoir que, pendant cette phase de nettoyage du tissu filtrant, le système de tissu filtrant continue à fonctionner : un point en faveur de la continuité opérationnelle de la machine et, en général, de l’installation d’épuration civile ou industrielle.

6. Filtres en tissu sur peluche pour les eaux municipales et industrielles

Pour conclure, parlons d’applications concrètes : les filtres en tissu sur peluche peuvent-ils être utilisés pour traiter les eaux usées municipales et industrielles ?

Certainement : les deux applications sont possibles et largement référencées. Bien entendu, le choix du type de filtre dépend des caractéristiques spécifiques de l’eau et des exigences du processus de traitement.

Dans le cas des eaux usées domestiques, les filtres en non-tissé sont utilisés comme étape tertiaire de purification, dans le but d’atteindre des limites réglementaires strictes qui permettent, par exemple, la réutilisation de l’eau pour l’irrigation. D’autre part, une section de filtration tertiaire permet d’optimiser les performances et la gestion des sections de traitement en aval, telles que la désinfection par UV.

Dans le cas des eaux usées industrielles, en revanche, les filtres en non-tissé « industriels » peuvent être utilisés comme finisseur d’eau, soit dans le cas d’un rejet dans le réseau d’égouts, soit en vue d’une réutilisation interne. Comme dans d’autres cas, il est important de souligner l’hétérogénéité des installations de production en termes de qualité et de quantité de polluants : avant toute installation définitive, il est important de tester l’applicabilité du processus de filtration au moyen d’une unité pilote.