Sable de filtration et de traitement

Taille effective (ES) et coefficient d'uniformité (UC)

Deux valeurs définissent un sable filtrant, et ce sont elles que réclament la plupart des cahiers des charges. La taille effective (ES) est l'ouverture de tamis par laquelle passe 10 % en masse de l'échantillon ; elle détermine la finesse des particules que le filtre peut retenir. Le coefficient d'uniformité (UC) est le rapport entre l'ouverture laissant passer 60 % et l'ES, et indique l'étroitesse de la distribution. Un UC faible signifie que les grains sont proches en taille, ce qui donne une structure de vides plus régulière dans le lit, une perte de charge plus prévisible et une expansion plus uniforme lors du lavage à contre-courant. La plage de fraction seule (par exemple 0,5-1,0 mm) ne décrit pas ces deux valeurs : deux sables d'une même plage peuvent présenter des ES et UC différents. Communiquez les objectifs ES et UC de votre cahier des charges : nous indiquerons la fraction qui y répond et transmettrons l'analyse du lot à expédier.

→ Comment lire une analyse granulométrique

Comment le sable diffère en filtre rapide et en filtre lent

Les deux systèmes reposent sur des physiques différentes. Dans un filtre rapide, l'eau traverse à grande vitesse et la rétention est essentiellement mécanique ; on utilise donc un sable plus grossier, la perte de charge augmente à mesure que le lit se colmate, et le lit est nettoyé par lavage à contre-courant. Comme le sable doit se dilater uniformément au lavage, une distribution étroite et une faible teneur en poussière comptent ; le matériau fin quitte le lit au lavage et se traduit avec le temps par une perte de sable. Dans un filtre lent, l'eau traverse très lentement et l'épuration est assurée en grande partie par la couche biologique formée en surface. On y emploie un sable plus fin et il n'y a pas de lavage à contre-courant ; la surface est raclée et renouvelée périodiquement. Différentes fractions d'une même gamme conviennent aux deux systèmes — ce qui décide, c'est la vitesse de filtration de votre conception et la qualité de sortie exigée.

Couche support et lits multimédia : pourquoi la densité compte

Un lit filtrant n'est pas fait d'un seul matériau. En bas, le gravier filtrant est posé sur le système de drainage en grades allant du grossier au fin ; son rôle est de retenir le média filtrant et de répartir l'eau uniformément sur la section. Dans les lits multimédia, les matériaux sont ordonnés par densité, et c'est là le point essentiel : l'anthracite a une densité de 1,45-1,55 g/cm³, le sable de silice 2,65 g/cm³ et le grenat 4,0-4,2 g/cm³. Au lavage, le lit se dilate et les matériaux semblent se mélanger ; à l'arrêt du lavage, l'anthracite léger se dépose en haut, le sable au milieu et le grenat lourd en bas. Grâce à cet ordre, l'eau laisse d'abord les grosses particules dans la couche supérieure à pores ouverts, puis des particules de plus en plus fines dans les couches inférieures — d'où des cycles plus longs et une meilleure qualité de sortie qu'avec un lit monocouche.