Filtration (HU)

Traduction anglaise : Filtration

Dernière mise à jour : 02/03/2022

Opération consistant à séparer l'eau des particules qu'elle contient en faisant percoler leur mélange sur un matériau poreux.

Intérêt en assainissement et en hydrologie

La filtration concerne différents processus naturels ainsi que différents procédés mis en œuvre en gestion de l'eau. Il peut s'agir d'éliminer des produits indésirables contenus dans un liquide ou au contraire d'éliminer le liquide présent dans des boues.

Ces procédés permettent par exemple de traiter l'eau brute afin de la rendre apte à la consommation humaine, d'épurer des eaux usées, d'épaissir des boues, de traiter des eaux pluviales, etc.

Différents types de filtration

On distingue principalement la filtration en profondeur (par exemple filtration dans un sol sableux) et la filtration en surface avec formation d'un dépôt (que l'on appelle gâteau en assainissement) (filtration sur support).

On peut aussi nommer différemment l'opération de filtration suivant la taille des pores du filtre : on distingue ainsi :

• la microfiltration qui retient des particules de taille comprise entre 10^-3 et 10^-6 mètres, ce qui correspond à des vases et des pollens fins.
• l'ultrafiltration qui retient des éléments de dimensions comprises entre 10^{-6</sup à 10-8</sup mètres, ce qui correspond à des bactéries et des suspensions colloïdales.}
• la nanofiltration qui retient des éléments de dimensions comprises entre 10^{-8</sup et 10-9</sup mètres, ce qui correspond à des particules de taille extrêmement réduite incluant par exemple les virus.}

Mécanismes de filtration

Trois mécanismes principaux interviennent successivement : capture, fixation et détachement. Leur importance dépend des caractéristiques des particules à retenir et du matériau filtrant mis en œuvre. mécanismes de capture

Ils sont essentiellement de deux natures :

   tamisage mécanique : il s’agit de la rétention des particules plus grosses que la maille du filtre ou que celle des éléments déjà déposés formant eux-mêmes matériau filtrant. Ce phénomène intervient d’autant plus que la maille du matériau filtrant est plus fine : il est de peu d’importance pour un lit filtrant composé de matériau relativement grossier, en revanche il est prépondérant dans une filtration sur support mince : tamis, manchon filtrant…

   rétention dans les espaces intergranulaires : la taille de la particule comparée à celle des pores, pourrait lui permettre de traverser le matériau filtrant sans être arrêtée et pourtant, lors de sa trajectoire tortueuse dans le lit, des zones de moindre courant et des contacts particule/matériau vont permettre sa capture. C’est un mécanisme très important dans la filtration en profondeur.

mécanismes de fixation

La fixation des particules à la surface du matériau filtrant est favorisée par une faible vitesse d’écoulement. Elle est due à des forces d’origine physique (coincement, cohésion…) et à des forces d’adsorption, principa­lement les forces de Van der Waals. mécanismes de détachement

Sous l’action des mécanismes précédents, il se produit une diminution de l’espace entre les parois du matériau recouvertes de particules déjà déposées. Il y a alors augmentation de la vitesse d’écoulement inter­granulaire. Les dépôts déjà retenus peuvent alors se détacher partiellement et être entraînés plus avant dans le matériau filtrant (progression du « front de filtration ») ou même dans le filtrat (« crevaison »).

Les particules solides contenues dans un liquide et les particules colloïdales plus ou moins floculées n’ont pas du tout les mêmes caractéristiques et ne réagissent pas dans la même proportion aux divers mécanis­mes précédents. La filtration directe d’un liquide dont les matières en suspension conservent leur état et éventuellement leur charge électrique est donc très différente de la filtration d’un liquide coagulé.

Mot en chantier

Pour en savoir plus :

• Memento Degrémont.

Voir aussi : Microfiltration, Ultrafiltration, Nanofiltration.