Filtre Chamberland

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Un biofiltre est un moyen utilisé pour le traitement des eaux polluées (biofiltration). Il constitue une autre technique d’épuration biologique à cultures fixées. Cette méthode est le plus souvent utilisée pour le traitement des eaux urbaines.

Dans le domaine de l'air

Un biofiltre peut être un dispositif d'épuration de l'air intérieur utilisant ;

• des plantes en pots (voir par exemple le programme Phyt'air) ; ou
• un mur végétalisé

Dans le domaine de l'eau

Généralités

Les biofiltres sont des procédés biologiques de traitement des eaux. Ils font partie des procédés dits "à biomasse fixée". Historiquement, ce sont les premiers procédés utilisés pour le traitement des eaux, bien avant l'invention des procédés de "boues activées". Ils ont connus une recrudécence d'usage dans les années 80-90, et sont aujourd'hui en concurrence avec les procédés à biomasse attachée et à lit mobile.

L'élément central du réacteur est une couche de matériau granulaire (de type sable, charbon actif, argile, billes de polystyrène, etc.), plus ou moins épaisse (de 50cm à 5m, pour les usages les plus courants) à travers laquelle l'eau à traiter est injectée. Cette couche de matériau filtrant est appelée lit filtrant.

Dans ce type de procédés, l'élimination de la pollution est accomplie par le couplage de deux effets distincts : - l'effet physique de filtration : les matières particulaires en suspension s'accumulent à la surface des grains du matériau filtrant au fur et à mesure qu'ils traversent le lit. On parle de filtration en profondeur (par opposition à la filtration de type membranaire). - l'effet biologique : dans des conditions favorables (présence de substrat pour la croissance des microorganismes), un biofilm se développe à la surface du matériau filtrant. Les microorganismes constituant le biofilm participe à l'élimination de la pollution soluble présente dans l'eau à traiter, ainsi qu'à la dégradation (hydrolyse puis assimilation) des matières particulaires qui se sont déposés à la surface du matériau granulaire par filtration.

Selon les usages et les objectifs de traitement, les conditions d'exploitation des biofiltres sont aérobie (présence de dioxygène, O2), anoxiques (absence dioxygène, présence de nitrates, NO3^2-) ou anaérobie (absence de dioxygène et de nitrates).

L'aération nécessaire au maintiens de conditions aérobie peut être i) passive : le lit filtrant n'est pas saturé en eau, l'aération se fait naturellement quand l'eau rigole à travers le lit filtrant, ou ii) active, le lit filtrant étant saturée en eau, l'air est insufflée dans le filtre grâce à des surpresseurs.

Selon son usage, un biofiltre doit être lavé de manière plus ou moins régulière pour éviter son colmatage par un excès de matières accumulées dans le filtre ou un excès de croissance de la biomasse. Les problèmes de colmatages des biofiltres sont à l'origine des problèmes d'exploitation les plus réccurents. Pour ces raisons, les biofiltres sont des procédés relativement sensible et nécessite une attention particulière.

Procédés extensifs

(paragraphe à reprendre et à réorganiser)

Après un traitement primaire classique, de type décantation primaire, la pollution résiduaire peut être traitée par biofiltration. Il est constitué d’un massif granulaire (sable) d’au moins 70 cm comme support bactérien avec de l’air insufflé par le bas. Le matériel granulaire va jouer un rôle de filtration et les bactéries vont dégrader la pollution que l’eau contient. La surface filtrante peut être répartie sur plusieurs lits afin d’effectuer des rotations d’alimentation sur les ouvrages car il faut procéder à des périodes de repos des massifs filtrants afin d’en assurer la ré-oxygénation.

Cette méthode peut être utilisée pour des stations d’épuration d’une capacité de 100 à 2000 Eq/Hab, elle fonctionnera le mieux de 200 à 1300 Eq/Hab.

Procédés intensifs

Infiltration

L'affinage de traitement de l'eau par infiltration sur berge ou via l'injection ou réinjection d'eau traitée ou pré-traitée dans les nappes souterraines fait appel aux même principes que les biofiltres, mais appliqués cette fois à des quantités plus importantes (millions de m3).

Dans ce cas, le lit filtrant est constitué des couches pédologiques sous-jacente ou des matériaux d'une berges ou des couches géologiques au-dessus des nappes. Ce système est par exemple utilisé à grande échelle aux Pays bas, sur substrat sableux pour épurer l'eau de l'escaut ou de la Meuse afin d'en faire de l'eau potable, car si les néerlandais pompaient directement dans leurs nappes souterraines pour se fournir en eau, ils remplaceraient rapidement l'eau douce pompée par de l'eau de mer provenant du « biseau salé ».

Voir aussi

Articles connexes

Liens externes

Bibliographie

Notes et références

• Portail de l’eau