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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.
Sommaire |
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). Ces deux modes de filtration dépendent des mécanismes principaux en jeu.
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 à 10-8 mètres, ce qui correspond à des bactéries et des suspensions colloïdales.
- la nanofiltration qui retient des éléments de dimensions comprises entre 10-8 et 10-9 mètres, ce qui correspond à des particules de taille extrêmement réduite incluant par exemple les virus.
Mécanismes de filtration
Trois mécanismes principaux interviennent successivement : la capture, la fixation et le détachement. Leur importance dépend des caractéristiques des particules à retenir et du matériau filtrant mis en œuvre (www.suezwaterhandbook).
Mécanismes de capture
La capture peut être simplement mécanique lorsque la taille de la particule est supérieure à celle des pores. Si le matériau poreux est homogène, ce type de capture s'effectue toujours en surface. Il est prépondérant lorsque les pores sont fins par rapport à la taille des particules ; il s'accompagne d'un colmatage progressif de la surface.
Les particules plus fines que les pores peuvent également être capturées plus en profondeur dans le corps du matériau lorsque la vitesse de l'écoulement devient insuffisante pour l'entraîner du fait des tortuosités des trajectoires empruntées. Ce deuxième mécanisme de capture est prépondérant dans les matériaux grossiers (filtration par un matériau sableux par exemple).
Mécanismes de fixation
Une fois que les particules ont été capturées et/ou que leur mouvement a été suffisamment ralenti, d'autres mécanismes physico-chimique vont entrer en jeu
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 :
Voir aussi : Microfiltration, Ultrafiltration, Nanofiltration.
