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Masse filtrante

La masse filtrante désigne tout composant placé dans un filtre et qui modifie la qualité de l'eau qui le traverse. Parmi toute la variété des masses filtrantes disponibles, certains types spécifiques peuvent être choisis afin de créer l'environnement optimal pour votre application.

Les trois types de masse filtrante sont :

  • Biologique
  • Mécanique
  • Chimique

Tous trois sont préconisés, mais une usine de traitement des effluents doit disposer au minimum de filtres biologiques et mécaniques. Tous les composants de ces types de masse filtrante peuvent être incorporés au même filtre. Les trois types de filtration utilisent chacun un type de masse filtrante distinct pour remplir leur fonction.

Le rendement de la masse filtrante biologique est déterminé par sa surface de contact. Plus la superficie disponible est importante, plus la quantité de bactéries augmente. Ainsi, une règle empirique pour comparer les masses filtrantes consiste à considérer leur surface de contact.

Masse filtrante biologique

La masse filtrante biologique correspond à tout composant inerte procurant un abri aux bactéries qui décomposent les particules dissoutes en une forme moins toxique. Ce substrat ne doit être remplacé que si son fonctionnement est entravé par une accumulation excessive de matières.

La masse filtrante biologique héberge les bactéries naturelles impliquées dans le cycle de l'azote. Elle procure une plus grande surface de contact aux bactéries qui la colonisent, ce qui permet à l'eau de traverser les colonies et d'apporter les nutriments et l'oxygène nécessaires au cycle de l'azote.

Pour bien comprendre le fonctionnement ce filtre, il faut tout d'abord considérer ce dont les bactéries utilisées pour la filtration biologique ont besoin pour se multiplier:

  • Une température ambiante supérieure à 12,7 °C
  • De l'ammoniac ou des nitrites pour l'alimentation
  • De l'oxygène

Les bactéries tirent leur alimentation et l'oxygène de l'eau qui les traverse. Lorsqu'une particule pénètre dans la masse filtrante, occasionnant une baisse du débit d'eau, elle « appauvrit » la zone en oxygène et en nutriments, ce qui entraîne le dépérissement des bactéries environnantes.

Une fois les bactéries établies dans la masse filtrante biologique, il devient difficile de les détruire, sauf par purification supplémentaire à l'eau chlorée ou en recourant à certains produits chimiques.

L'activité d'une culture bactérienne dépend spécifiquement de la surface de contact (substrat et oxygène). Pour la boue activée, cette surface est limitée en raison de la floculation des micro- organismes. Dans les filtres percolateurs, la surface développée de la masse filtrante par m3 de réacteur reste limitée et l'obtention d'une répartition idéale de l'eau à traiter sur la totalité du biofilm peut être problématique à une échelle industrielle.

Les filtres à masse granulaire conventionnels qui équipent les usines de traitement de l'eau potable et des eaux usées sont soumis à d'importantes contraintes. Ils doivent être compatibles les charges plus élevées en particules solides qui caractérisent les usines actuelles, l'usage répandu d'agents de coagulation, ainsi que l'occurrence excessive des croissances biologiques. Il en résulte un plus fort potentiel d'encrassement de la masse, notamment lorsque des procédés de rinçage à contre-courant moins performants sont employés. Lorsque l'encrassement survient, comme c'est souvent le cas, les performances et la course de filtration sont considérablement réduites.

Les supports filtrants en matière plastique, bien que disposant d'une surface de contact limitée, ne sont pas sujets au colmatage et ont rarement besoin d'être remplacés. L'introduction de supports en matière plastique comme des anneaux et des cols en plastique a largement contribué au succès des filtres percolateurs modernes. Cette amélioration permet de construire des modules dotés d'une résistance supérieure et de volumes d'évacuation plus importants afin d'atteindre une hauteur d'empilage hors de portée des filtres à base minérale. La surface de contact plus étendue rend possible le traitement de charges organiques plus élevées.

Les supports filtrants en matière plastique sont essentiels au traitement biologique des eaux usées ; ils sont conçus pour abriter la croissance des bactéries qui s'y fixent. La durée de rétention et la biomasse associée à la digestion de la matière organique sont augmentées pour assurer des performances de décomposition biologique maximales. De plus, les supports permettent une répartition sur la surface complète et évitent aux bactéries d'être lessivées et entraînées avec les effluents.

Masse filtrante mécanique

Les composants à support mécanique sont inertes : cela signifie qu'ils n'interfèrent pas avec l'équilibre chimique de l'eau. Ces supports retiennent de façon mécanique ou physique les particules contenues dans l'eau qui les traverse, ce qui est vital pour le rendement de votre support biologique. La filtration mécanique élimine les particules repoussantes, notamment les excréments de poissons, les boues, les aliments non digérés et les poussières. Pour éviter toute accumulation, ces supports doivent être nettoyés régulièrement. Leur remplacement est nécessaire uniquement lorsque les supports ne peuvent plus libérer toute la saleté qu'ils retiennent.

Masse filtrante chimique

Les masses filtrantes chimiques ne sont pas utilisées aussi communément que les supports biologiques ou mécaniques, mais elles peuvent se révéler efficaces dans certains procédés de filtration. Ces supports sont disponibles dans différents matériaux capables d'éliminer une ou plusieurs impuretés spécifiques.

La méthode chimique de filtration élimine les particules dissoutes grâce à du charbon actif, des résines et d'autres adsorbants. Les supports de filtration chimique permettent de maintenir la qualité de l'eau grâce à l'adhésion des matières indésirables dissoutes. Les deux formes de supports chimiques les plus répandues sont le charbon actif et les résines. L'écumage des protéines et l'oxydation à l'ozone sont deux autres formes de filtration chimique.