Filtres verticaux en tissu : filtration tertiaire à faible encombrement

En 2020, la directive européenne 2184 fixe la quantité de matières en suspension qui doit être présente dans le rejet pour ne pas encourir de pénalités : 10 mg/L pour le traitement tertiaire. Ces valeurs seront-elles définitives ? Les législations nationales décideront-elles d’appliquer des critères plus stricts ?

Il ne fait aucun doute que le traitement des eaux usées représentera une opportunité pour ceux qui sauront saisir l’occasion d’une réutilisation efficace pour optimiser leurs processus internes. Mais il constituera également un défi majeur pour ceux qui se trouvent équipés d’espaces de production ne disposant pas de zones dédiées.

Réglementations strictes, espaces restreints, budgets d’installation réduits et, à l’avenir, rareté des ressources en eau : quelle est le système optimale pour les ingénieurs et les consultants en environnement confrontés à ces défis ? Dans de nombreuses installations civiles, mais surtout industrielles, la réponse est le filtre à tissu vertical polyvalent.

Voyons pourquoi.

1. Filtres en tissu horizontaux ou verticaux ? Un peu d'histoire

Faisons un peu d’histoire et contextualisons le besoin de filtration tertiaire avec des filtres verticaux.

Les filtres en tissu à fibres libres à axe horizontal ont été inventés dans les années 1970 comme système de filtration tertiaire pour la finition de l’eau dans les stations d’épuration civiles et industrielles. Leur atout ? C’est le toile filtrante : les filaments de ce matériau, longs et décomposés, permettent une filtration volumétrique nettement plus efficace que la filtration superficielle des micro-réseaux.

À partir des années 1990, les filtres à fibres libres sont devenus une solution populaire pour les étapes finales du traitement de l’eau, en particulier lorsqu’une élimination poussée des solides totaux en suspension était requise.

La diffusion à grande échelle de la filtration sur toile s’accompagne d’une innovation technologique constante visant à obtenir des machines toujours plus performantes avec des encombrements toujours plus réduits. C’est dans ce contexte que l’équipe de MITA Water Technologies a réalisé en 2010 le premier filtre en tissu à fibre libre à axe vertical : les disques, installés sur une cuve de seulement 2,5 m de diamètre, sont montés sur un arbre vertical, ce qui permet d’optimiser l’utilisation de l’espace disponible. La réduction de l’espace a bien sûr été réalisée tout en maintenant les performances d’élimination des solides garanties par les systèmes horizontales.

Aujourd’hui, les filtres à tissu verticaux sont largement adoptés à la fois dans les épurateurs civils, en particulier les petits, et, surtout, dans les industries du monde entier.

2. Comment fonctionnent les filtres verticaux ?

Les filtres verticaux en tissu fonctionnent par gravité et utilisent des disques recouverts d’un tissu filtrant pour éliminer les particules en suspension dans l’eau. Le processus peut être divisé en une série d’étapes contextuelles :

1. Alimentation : l’eau à traiter est introduite dans les réservoirs du filtre et traverse le média filtrant de l’extérieur vers l’intérieur (mouvement de sortie vers l’intérieur).
2. Filtration : les solides en suspension retenus par les toiles s’accumulent à l’extérieur des disques et forment une couche de boue.
3. Sortie de la ressource traitée : l’eau purifiée passe radialement à travers les disques et est recueillie dans l’arbre creux. Une fois qu’elle a traversé l’arbre creux, elle est acheminée vers les étapes de traitement suivantes ou envoyée pour être réutilisée.
4. Lavage à contre-courant : afin de maintenir l’efficacité de la filtration, le filtre effectue automatiquement des cycles de lavage à contre-courant : un flux d’eau traitée passe à contre-courant à travers les grilles (mouvement d’entrée-sortie), grâce à un système de pompes d’aspiration. Ce flux élimine la couche de boue déposée sur la surface extérieure des disques en secouant les fibres et en libérant les solides emprisonnés dans la toile, qui sont ensuite éliminés du système. Pendant le lavage à contre-courant, la filtration n’est pas interrompue.

3. Avantages : polyvalence et commodité au plus haut niveau

Les filtres à tissu verticaux se caractérisent donc par leur polyvalence. Voici les principaux avantages de cet système.

• Encombrement réduit : leur conception compacte nécessite un espace d’installation minimal, ce qui les rend idéaux pour les espaces restreints.
• Évolutivité : la surface filtrante initialement installée peut être augmentée ultérieurement (par l’ajout de disques) afin d’assurer le traitement des eaux excédentaires résultant, par exemple, d’agrandissements futurs.
• Intégration facile dans le contexte de l’installation : la solution de filtre à disques vertical est plug & play, et peut donc être fournie avec tous les accessoires nécessaires à son fonctionnement.
• Pas de travaux annexes supplémentaires : contrairement à d’autres systèmes, l’installation est rapide et ne nécessite que des raccordements de plomberie et d’électricité. Des excavations coûteuses et laborieuses ne sont pas nécessaires.
• Rentabilité : à surface filtrante égale, les filtres verticaux en tissu sont nettement plus rentables que les systèmes horizontaux.
• Efficacité de filtration élevée : comme pour les filtres en tissu horizontaux, grâce à la fibre libre, même les solides en suspension les plus fins peuvent être retenus avec une grande efficacité.
• Facilité d’entretien : les filtres à tissu verticaux sont des systèmes « simples » avec des besoins d’entretien minimaux ; les opérations de nettoyage sont rapides et faciles.
• Consommation d’énergie réduite : l’électricité n’est utilisée que pendant la phase de lavage à contre-courant : un avantage partagé avec la solution similaire à axe horizontal.
• Protection des écosystèmes : les eaux usées traitées avec des filtres en tissu peuvent être déversées dans des rivières ou d’autres masses d’eau sans encourir de pénalités, grâce à la capacité élevée d’élimination des solides en suspension.
• Optimisation des processus de production : grâce à la réutilisation efficace de l’eau, les filtres en tissu constituent un excellent système de traitement pour contribuer à une production plus rationnelle et plus efficace (tant sur le plan environnemental qu’économique).

4. Données techniques et performances

Les filtres verticaux de MITA Water Technologies peuvent monter jusqu’à 6 disques, chacun ayant une surface filtrante de 5 m2 : jusqu’à 30 m2 de voile pour l’élimination des matières en suspension. En aval des traitements physico-mécaniques et biologiques, un système de filtre à disques vertical peut répondre aux besoins de traitement jusqu’à 15 000 AE, soit une petite ville.

Utilisée pour le traitement des eaux civiles et industrielles, cette technologie permet d’atteindre des concentrations de solides totaux en suspension à la sortie même inférieures à 5 mg/L : des valeurs adaptées au respect des différentes législations relatives au déversement des eaux usées dans les masses d’eau.

Dans les filtres à disques verticaux MITA, le lavage à contre-courant des toiles est effectué au moyen de pompes qui sont automatiquement activées par le PLC sans interrompre la filtration. La consommation d’énergie est minimale car les consommateurs électriques ne sont activés que pendant la phase de lavage à contre-courant.

5. Quelles sont les applications des filtres en tissu verticaux ?

Les filtres verticaux en tissu conviennent donc partout où une étape de filtration finale est nécessaire avec un espace d’installation limité et des besoins de traitement de l’ordre de milliers d’équivalents-habitants.

A titre d’exemple :

• épuration civile,
• l’industrie des matières plastiques,
• l’industrie alimentaire,
• aciéries,
• l’industrie chimique et pharmaceutique.

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