Un filtre à sable rapide est un dispositif de traitement de l’eau qui utilise du sable ou d’autres supports granuleux pour filtrer les particules solides en suspension dans l’eau. Ces solides en suspension comprennent de la saleté et d’autres matières organiques qui donnent à l’eau une apparence trouble ou trouble. La filtration rapide sur sable est couramment utilisée par les usines de traitement des eaux municipales pour nettoyer les eaux de surface et souterraines destinées à l’eau potable. Il est également utilisé pour traiter les eaux usées et les eaux usées industrielles contenant des contaminants biologiques avant que ces eaux ne soient rejetées dans l’environnement.
La filtration rapide sur sable a lieu dans un réservoir contenant une ou plusieurs couches de supports granuleux, tels que du sable, de l’anthracite ou de la houille, du grenat, de la magnétite ou d’autres minéraux. La profondeur totale du support varie généralement de 2 à 6 pieds (environ 0.6 à 1.8 mètre). Dans de nombreux systèmes, l’eau entrante, ou affluent, pénètre près du sommet du réservoir et s’écoule vers le bas à travers le média. L’eau sortante, ou effluent, sort par un système de drainage appelé sous-drain qui se trouve sous le lit de média filtrant.
Au fur et à mesure que l’affluent traverse le filtre à sable rapide, de nombreux solides en suspension d’origine hydrique sont piégés au-dessus ou à l’intérieur des pores entre les grains. Ce processus de filtrage est le principal mécanisme par lequel les solides sont retirés de l’eau. De plus, les solides en suspension sont adsorbés à la surface des grains en raison des forces d’attraction intermoléculaires. D’autres processus physiques, chimiques et biologiques améliorent également l’élimination des solides pendant la filtration.
L’efficacité d’un filtre à sable rapide dépend fortement des caractéristiques de l’affluent et du média granuleux. Les propriétés importantes des affluents comprennent les concentrations, les types et les charges de particules des solides en suspension dans l’eau. La profondeur du lit de média et les charges de particules, les tailles et les formes des grains sont également cruciales.
Les grains ronds et lisses se serrent les uns contre les autres et créent de très petits pores. Des grains plus déchiquetés peuvent produire des pores plus gros, mais ils sont meilleurs pour accrocher les solides lorsqu’ils passent. En règle générale, des couches de grains différents sont utilisées pour tirer parti de plusieurs mécanismes d’élimination.
Au fil du temps, le lit média d’un filtre à sable rapide se bouche avec des solides accumulés. À ce stade, le filtre est nettoyé par un processus appelé lavage à contre-courant. L’eau de lavage est pompée vers le haut à travers le lit pour déloger les solides et les rincer hors du réservoir. Au fur et à mesure que l’eau de lavage est drainée, les médias granulaires se déposent dans leurs couches d’origine et le filtre est prêt à être réutilisé.