A EE

prennent 32 bassins divisés en trois séries, que l’eau brute traverse successivement. Chaque bassin, rectangulaire et d'environ 15 m. sur 4 m., est constitué par une sorte de cuve aux murs cimentés, au fond également cimenté et légèrement incliné. Un plancher, formé de plaques de fonte perforées, reçoit une couche de graviers dont l’épaisseur et le calibre diffèrent suivant les séries :

la première série contient : 20 cm. de graviers assez gros de 12 à 15 mm. de diamètre ;

la deuxième : 30 cm. de graviers de 8 à 10 mm. de diamètre ;

la troisième : 40 cm. de graviers de 4 à 7 mm. de diamètre.

L'eau, ainsi privée d’une grande partie de ses matières en suspension et notablement clarifiée, est conduite par des canaux en parallèles sur :

2° 28 filtres à sable submergé, à air libre, sensiblement égaux en superficie, d’une surface totale d’environ 13.000 m2.

Chaque bassin comporte un plancher formé de dalles filtrantes à joints cimentés en béton maigre (1), qui supporte 1 m. de sable de Loire lavé passant au crible de 3 mm. La hauteur d’eau admise sur le filtre est de 1 m.

Les eaux filtrées, dirigées sous le poste de javellisation, où elles sont traitées en cas de besoin, subissent un brassage énergique en se heurtant à des chicanes verticales et horizontales, puis sont emmagasinées dans de vastes citernes d’une capacité d’environ 20.000 m°. Ces réservoirs, servant de tampon entre les machines et les filtres, ont pour but de permettre une certaine variation de débit dans le refoulement de l’eau sur la distribution, sans que l’on soit pour cela obligé de faire varier le débit des filtres.

(1) Avant l’emploi des dalles filtrantes (que l’on fabrique a vec un mélange de sable et de ciment), le sable était supporté par des étages successifs de briques, de gros cailloux et de gravier lavé. Les eaux filtrées étaient recueillies par des drains en forme d’arête de poisson.

2, 9$i— e Adduction et é‘évation des eaux.

L'eau filtrée est aspirée du collecteur et refoulée sur les réservoirs de la Contrie par deux conduites de 800 mm. en fonte, qui assurent en même temps la distribution en route.

L'usine élévatoire comprend :

1° Une machine compound « Friekart » de 140 à 310 chevaux, marchant de 18 à 28 tours par minute, conduisant une pompe verticale pour l’alimentation des bassins filtrants ;

2° Deux autres machines du même type de 130 à 250 chevaux, marchant de 18 à 30 tours par minute. Ces dernières machines n’ont pas de pompe pour l'alimentation des bassins filtrants.

Les pompes Girard sont accouplées directement sur les tiges des pistons moteurs de ces machines ; elles débitent chacune de 150 à 200 litres par seconde et refoulent une hauteur manométrique variant de 46 m. 50 à 60 m. 50.

83° Quatre machines à vapeur monocylindrique horizontales, de 18 à 58 chevaux, marchant de 30 à 47 tours par minute, actionnant chacune une pompe nourrice verticale du système Girard à double effet, commandée par manivelle en bout d’arbre moteur. Ensemble, ces pompes peuvent donner de 175 à 290 litres par seconde, avec une hauteur de refoulement variable de 4 à 11 mètres. Elles servent uniquement à l’alimentation des filtres lorsque la deuxième ou la troisième machine fonctionne.

4° Un réservoir d’air sur chaque pompe Girard et un réservoir général d’air au-dessus de la tubulure de refoulement. Ce dernier présente 1 m. 30 de diamètre et une hauteur de 2 m. 60.

5° Cinq générateurs de vapeur, du type semi-tubulaire, de 105 m2 de surface de chauffe chacun, dont 2 ont été équipés avec foyers soufflés, système « Société des Foyers Economiques ». et deux autres avec foyers soufflés, système « Société Wilton ».

La consommation de combustible : 50 0/0 de poussier de coke et 50 0/0 de charbon pour 1.000 m3 élevés à un mètre, est en moyenne de 5 kgs 600 vaporisant, à 7 kgs de pression effective. 8 litres 600 d’eau pure à 0°.

Réservoir en service.

Il n’y a qu’un réservoir en service. Ce réservoir, construit au lieu dit la Contrie, point culminant situé au Nord-

Ouest de la Ville, à 7 km. 500 environ de l'usine élévatoire, présente une contenance de 20.000 m°.

Il est entièrement en élévation et comprend deux étages et trois compartiments. Les deux compartiments du bas ont chacun une capacité de 6.300 m°, et celui du haut de 7.400 m°, avec des hauteurs respectives d’emmagasinement de 5 m. et 4 m. Ce réservoir est construit entièrement en maçonnerie, voûté en berceau à plein cintre et enduit en ciment. Il est, en outre, recouvert d’un matelas en terre. Son étanchéité est presque parfaite, puisque les pertes constatées dans les drainages intérieurs atteignent à peine un demi-mètre cube en 24 heures.

La conduite de refoulement, reliant l’usine élévatoire au réservoir de la Contrie, présente un développement de 8 km. environ. Son diamètre est de 800 mm.

En 1906 et 1907, une deuxième conduite de refoulement de même diamètre a été posée sur une longueur de 8 km. 500 environ, ainsi que deux conduites de recouplement : l’une de 800 mm. et 500 m. de longueur, l’autre de 900 mm. et d’une longueur de 1.350 m. Ces conduites font le service en route. Elles sont généralement posées en terre. Toutefois, à l’intérieur de la ville, sur 2 km. environ, la conduite N° 1 est posée en galerie suivant un procédé que l’on tend à généraliser pour éviter les graves conséquences d’une rupture en cas d’affaissement de terrain. Le réservoir se trouve en bout de conduite.

Distribution.

La distribution se fait en cours de route, par prises sur les canalisations alimentées directement par les deux conduites de refoulement, lorsque les machines élévatoires fonctionnent. En cas d’arrêt des machines, ou lorsque la consommation dépasse la quantité d’eau refoulée, le réservoir de la Contrie sert à l’alimentation des déux conduites de refoulement dans lesquelles la circulation est inversée.

FSU

Il n’y a pas de zones diverses de pression. La distribution est constante sous une pression variant, suivant les altitudes et la situation des quartiers desservis, de 25 à 50 mètres.

Au 31 Décembre 1933, le réseau comprenait 315.656 mètres de canalisation.

Il comportait, en outre, 1.753 vannes de 40 mm. à 800 mm. de diamètre.

Les tuyaux sont en fonte généralement. Il existe cependant 3.795 m. de tuyaux d’acier.

Branchements particuliers.

Les branchements particuliers, au nombre de 15.290, sont en plomb étamé. Le service n’intervient pas en ce qui concerne l’emploi de l’eau ainsi distribuée.

Il n’y a plus de robinets de jauge. Chaque branchement pañticulier est muni obligatoirement d’un compteur. Il existe ainsi 12.400 compteurs généraux des systèmes « Maurice Eyquem », « Eyquem rotatif », « Stella », « Etoile », « Aster », « Bariquand », « Frager », « Lutèce », « Lafayette », « Samain ». Il existe des compteurs divisionnaires pour locataires, ces compteurs ne sont pas obligatoires et sont placés par les intéressés.

Conduite à la filtration.

La filtration artificielle sur sable a été appliquée à l’épuration des eaux des grandes villes depuis le début du XIX® siècle.

Londres fût l’une des premières à utiliser, pour les eaux de la Tamise, les bassins construits en 1829 par l'ingénieur Simpson, d’où le nom de filtre anglais encore souvent donné au filtre à sable submergé. |

L'efficacité de la filtration dépend de plusieurs facteurs qu’il importe de ne pas méconnaître :

MON pee

1° EPAISSEUR DE LA COUCHE DE SABLE. — En principe, Peau est d'autant mieux épurée que la couche de sable est plus épaisse. Elle varie, dans certaines installations, de 0 m. 40 à à 1 m. 50, mais l’épaisseur généralement adoptée pour la filtration lente est de O0 m. 90 à 1 m. Les nettoyages successifs et les phénomènes de tassement obligent à mettre, dès le début, une couche d’une épaisseur plus grande que celle qui serait nécessaire (ne pas descendre à moins de 0 m. 60).

2° COMPOSITION DU SABLE. — En France, on utilise surtout le sable de Loire silicieux et feldspatique. Les sables diluviens quartzeux conviennent également, mais, pour une bonne filtration, le sable ne doit pas contenir trop d’éléments solubles, en particulier, de carbonate de chaux. (Pas plus de 2 0/0 de carhbonate alcalino terreux). Le passage de l’eau peut, en effet, par dissolution, entraîner la formation de vides ou de tassements nuisibles à la régularité de la filtration.

3° DIMENSION DES GRAINS DE SABLE. — Quel que soit le volume des grains de sable, le rapport entre les espaces laissés libres entre eux, et occupés par l’air ou par l’eau, au volume total, est à peu près constant. (1/3)

Mais ce n’est donc pas, comme on a pu le croire autrefois, à la diminution du volume des espaces libres, relativement au volume total de sable qu'est due une meilleure filtration, quand on diminue le volume des grains de sable. C’est à une plus grande surface de contact intime entre le sable et l’eau, le pouvoir filtrant, étant directement proportionnel à la force attractive des grains, celle-ci s’exerçant en raison inverse de la distance.

En vertu des mêmes lois, la vitesse de pénétration dépend également du degré de finesse des éléments filtrants.

On emploie généralement des sables ayant des grains de 0 mm. 15 à 3 mm. On les définit souvent selon Allen Hazen par leur :

a) Grandeur effective. — Diamètre d’une sphère dont le volume serait supérieur à 10 0/0 des grains les plus fins de ce sable et inférieur à 90 0/0 des grains les plus gros.

b) Coefficient d’uniformité. — Quotient du chiffre indiquant la taille d’un grain de sable, qui serait plus gros que 60 0/0 des grains du sable considéré, par le chiffre représentant la dimension d’un grain qui serait plus gros que 10 0/0 des grains du sable envisagé. Ce coefficient varie de 1.7 à 3 ; pour les sables lavés, il atteint 3.8.

ee

Voici, du reste, une formule de Allen Hazen, qui résume ces données :

La quantité d’eau, que laisse passer, par unité de temps, une couche de sable, sera donnée par la formule suivante où :

V — Ja vitesse de filtration, c’est-à-dire la hauteur de la tranche d’eau filtrée par jour ;

— un coefficient voisin de 1.000 ;

— Ja taille effective des grains en mm. ; —la perte de charge,

— l'épaisseur de la couche filtrante ;

CS Es

— la température en degrés centigrades V — Cd? h/1 (0.07 + 0.03 t)

le débit varierait donc, toutes choses égales d’ailleurs, dans le rapport de 0.70 - 1. - 1.30 - 1.60, pour des températures respectives de 0° - 10° - 20° - 30°.

4° DISPOSITION DU FILTRE. — Les parois et le fond des bassins doivent être étanches et le filtre doit ètre établi de telle sorte que les eaux ne puissent atteindre le drain collecteur sans avoir traversé le sable sous une épaisseur suffisante.

La mauvaise filtration le long des parois a été depuis longtemps remarquée. Des phénomènes de rétraction de la couche filtrante ont été également signalés. De là découlent :

a) La supériorité des bassins d’assez grande dimension qui ont proportionnellement une moins grande surface de parois, (avantage qui compense largement l'inconvénient qui peut résulter d’une vitesse de filtration un peu différente pour les divers points de la surface filtrante). (1)

b) L’utilité d’un dispositif d'évacuation des eaux qui ont filtré le long des parois.

La répartition régulière du sable a une grande importance, comme le montrent les extraits du cahier des char-

(1) Diénert. Annales des Services techniques d’hygiène de la Ville de Paris 1931.

iso

ges de la Ville de Washington, cités par M. Le Couppey de la Forest : « Le sable filtrant doit être placé sur les filtres en trois couches, chaque couche devant avoir une épaisseur d’environ 0 m. 30 ; lors de sa mise en place, le sable ne doit pas être jeté de haut ou disposé d’une façon quelconque, ce qui aurait pour résultat de le tasser irrégulièrement. Les deux premières couches doivent être posées jusqu’à la hauteur approximative qu’elles devront atteindre, sans qu’il soit nécessaire d’égaliser leur surface. La dernière couche doit être placée par fractions égales et régulières et sa surface établie plane et uniforme, et l’on devra se conformer dans cette opération à toutes les recommandation que fera l'ingénieur chargé de la surveillance des travaux.

« L’épaisseur du sable dans les différents bassins filtrants devra être quelque peu différente, afin de permettre, après la mise en service, de remettre, sur certains bassins, le sable nettoyé provenant d’autres bassins. »

Chaque bassin filtrant doit posséder un système de réglage de débit et des vannes permettant son isolement et l'évacuation de ses eaux, si elles sont reconnues insuffisamment épurées.

5° MARCHE DES FILTRES. — Le remplissage du bassin prêt à fonctionner se fait avec de l’eau déjà filtrée, de bas en haut, à vitesse réduite, en une douzaine d'heures environ, de manière à chasser régulièrement l’air emprisonné dans l’épaisseur du sable et à éviter les poches d’air qui seraient nuisibles à la bonne marche de la filtration.

Quand l’eau filtrée atteint une dizaine de centimètres au-dessus du sable, on arrête son admission et on laisse arriver l’eau brute à la partie supérieure, jusqu’à ce que le niveau de 1 mètre audessus du sable soit atteint. On laisse alors reposer une journée pour favoriser le tassement du sable imbibé d’eau, puis on commence la filtration, d’abord très réduite (1 m3 par 24 heures envi-

ron) puis progressivement de 2 m3 à 2 m> 4 vers le quatrième jour. (Ce mode de mise en marche a son importance).

Nous nous étendrons un peu plus longuement sur certaines phases de la marche des filtres particulièrement

importantes.

Prod Maturation.

Pendant cette période de mise en train, l’eau filtrée est renvoyée au fleuve et il est bien rare que l’eau puisse être suffisamment pure pour être collectée le quatrième jour. On dit alors que le filtre n’est pas « mûr ».

Cette maturation des bassins rechargés ou neufs demande de 4 à 10 jours ou plus (nous avons noté un cas à 14 jours pour le bassin 28, Novembre 32, avec une eau brute à 2.000 coli par litre et 28.000 germes par centimètre cube) ; elle est d’autant plus rapide que l’eau brute est moins chargée en germes.

On conçoit dès lors toute l'importance du contrôle bactériologique journalier, qui permet de ne mettre le bassin « en service » que lorsque l’eau filtrée est suffisamment pure.

Nous avons fait plusieurs expériences à ce sujet et nous avons remarqué l'importance qu’il y a à laisser le filtre au repos pendant un certain temps, entre son remplissage et sa mise en action à vitesse progressive.

En Mars 1933, les bassins 23, 21, 1 et 7 mis en à vidange, sans repos, après remplissage, demandent respectivement 14, 13 et 6 jours avant d’épurer l’eau à — 10 coli ; encore ces deux derniers n’eurent-ils à filtrer qu’une eau brute à 100 coli au litre. Par contre, les bassins 22, 18, 6 et 2 mis en repos une demi-journée après leur remplissage par de l'eau filtrée, comme nous l'avons vu pratiquer à Londres, puis alimentés d’eau brute et mise en vidange progressive, donnent < 10 coli au bout de 5, 6 et 4 jours, avec une Loire variant de 300 à 800 coli au litre.

Membrane biologique.

Il se forme, au début de la vie du filtre, une sorte de colmatage des couches:supérieures, une véritable membrane dont l'importance subit bien des vicissitudes, SnIvan: l'avis favorable où non de nombreux auteurs.

Au début de l'emploi des filtres à sable, on a cru trouver la raison de leur action dans la présence de cette couche

mucilagineuse formée par l’accumulation des boues et de toutes les matières en suspension. On ne voyait, à ce moment, dans la filtration, qu'un moyen d’améliorer la limpidité de l’eau. C’est, sans doute, contre cette conception qu’a voulu s’élever Bonjean quand il parle de « vases et de produits organiques de toutes espèces accumulés à la surface des filtres submergés où sont entretenus avec méthode un magma putride et des cultures typiques des eaux marécageuses, afin de produire le « müûrissement » des filtres. Mot qui a eu son heure de fortune et qui stygmatise bien le procédé d'épuration qu’il caractérise ».

: Ce colmatage pouvait bien, en effet, avoir une certaine action, mais on s’aperçut vite qu’il fallait demander plus et on s’attacha à l’étude de lPépuration microbienne.

Les eaux furent privées par décantation ou préfiltration d’une grande partie de leurs matières en suspension. Les filtres furent ainsi soulagés d’une bonne partie des matières organiques qui, se décomposant lentement, venaient envahir la masse du sable, et servir de nourriture aux microbes dont elle favorisait la pullulation.

Malgré cela, on continuait à observer une membrane sur les bassins filtrants. De nombreux auteurs l’examinèrent au microscope et étudièrent son action sur la filtration en lui attribuant plus au moins de valeur. Strohmeyer, à Hambourg, a détaillé plus de 160 espèces d’algues appartenant surtout aux Chlorophycées, au Baciilariées, aux Polychromacées. Kemna, d'Anvers, montra la prédominance de certaines espèces selon les saisons. Clark et S. Gage prouvèrent, par leurs expériences, action de cette membrane biologique.

Voici ce que l’on observe couramment en été (1) :

Une premiere végétation formée de diatomées filamenteuses (aux articles juxtaposés bout à bout ou côte à côte).

(1) Ces observations nous ont été aimablement communiquées par M. Etrillard, chef de laboratoire du Service des Eaux de la Ville de Pañis.

apres

Mélosira, Fragillaria, Diatomées vulgare et tenue, quelques algues vertes monocellulaires, genre Penium.

Une deuxième végétation : une pellicule mince, vert foncé, plus ou moins continue et suffisamment adhérente pour ne pas aller flotter en surface, prend bientôt la place de la première génération, dont la membrane discontinue est éphémère et sans action. Ce sont des Chorophycées scenedesmus, stanrastrum magnum, cosmarium, pandorina, pediastrum, protococcus… Cette couche forme la vraie membrane biologique.

La troisième végétation est formée d’algues vertes filamenteuses. On voit se développer, sur la membrane verdàtre précédente, des petits disques de coloration vert tendre, devenant bientôt envahissants. Sous forme de buissons touffus, elles poussent jusqu’à la surface leurs prolongements, aux formes capricieuses ressemblant à des pyramides, à des lianes, à de longues et fines chevelures (genre chladophora, stygeoclanum, spirogyra, aux articles généralement cloisonnés).

Au bout d’un certain temps, les algues vieillissent, perdent leur belle couleur verte et tombent au fond de l’eau où leurs filaments brunis se recouvrent de myriades de diatomées (encyonema et navicula) (1). Les spyrogira, moins envahissantes, forment souvent des petites touffes qui peuvent se détacher et venir flotter à la surface.

Quelle est l'influence de ces algues sur la filtration ?

La couche biologique, en plus de son action mécanique, peut agir sur les microbes pathogènes par oxydation, à laide de loxygène naissant provenant de l'assimilation chlorophylienne des algues vertes par concurrence vitale, grâce aux nombreux saprophytes et aux protozoaires qui sont retenus à sa surface. MM. Dienert, Etrillard, Gizolme,

(1) Pour se débarrasser des algues mortes qui, par le feutrage de la couche filtrante qu’elles provoquent, augmentent bientôt la perte de charge, on peut accélérér momentanément l’arrivée de l’eau sur le bassin : la montée du niveau provoque un léger remous et permet leur évacuation par le trop plein.

ont signalé que le pouvoir d’épuration des filtres submergés, non couverts, étaient en rapport avec la vitalité des algues et qu’il pouvait se mesurer par la diminution d’alcalinité qui résulte de leur activité. ;

Nous avons de même constaté: par une série d’expériences (bassins 3, 4 19 ; 23 octobre 1932), que l’eau des bassins où se développaient de nombreuses algues était caractérisée par une diminution d’alcalinité de 7 à 8 mg. de carbonate de chaux.

L'étude bactériologique comparée des eaux filtrées n’a pas donné de résultats probants. Cependant, nous avons noté une certaine irrégularité de marche dans les bassins 3 et 19, par grands vents : apparition brusque de 40 à 50 coli par litre, avec 250 et 290 germes au centimètre cube, due à l’arrachement par le clapotis de grandes algues en touffes, qui ont entraîné avec elles une partie de la membrane biologique et déplacé la couche superficielle du sable. |

Nous avons, par contre, une fois, nettement observé un goût de poisson dans l’eau d’un certain nombre de bassins dont les algues s'étaient rassemblées à la surface, à la suite d’un fort orage. Ce goût, à peine perceptible dans leau filtrée, s’accentuait par l’addition de O0 mg. 10, 0 mg. 20, 0 mg. 30 de chlore. Sir Alexander Houston nous a dit avoir remarqué, dans les eaux filtrées de la Tamise, ce même phénomène qu’il attribue à la présence d’algues du genre tabellaria. Ces observations confirment celles déjà faites par le Professeur Dienert, qui a parfois rencontré, dans les eaux de la Seine filtrées, un goût dû à la mise en liberté de produits huileux, lors de la décomposition des algues, à certaines périodes de filtration irrégulière.

Ce goût ayant coïincidé avec un test d'absorption de chlore élevé (0 mg. 8), nous avons cherché s’il était toujours en rapport avec le test de chlore et s’il correspondait à une teneur particulièrement élevée en matières organiques. Nos expériences ne l’ont pas vérifié. Nous avons retrouvé ce goût quelques jours après, mais il était seulement déce-

PO er

lable par addition de chlore. Le test de chlore était à ce moment de 0 mg. 30 et la teneur en matières organiques de 1 mg. 1, dosées en milieu alcalin et de 2 mg. en milieu acide. Nous avons, en même temps, observé dans les expériences que résume le tableau suivant, ainsi que le Professeur Dienert et les auteurs américains l’avaient constaté pour le goût d’iodoforme résultant de laction du chlore sur plusieurs produits dérivés du goudron ou composés à radical phényl, qu’un léger excès de chlore

détruisait le

goût révélé

ou produit

par de faibles

doses, comme si cet excès était nécessaire pour oxyder la substance sapide produite ou empêcher sa formation. Le plus souvent, le goût disparaissait avec un excès de chlore de 0 mg 2 en plus de la dose correspondante au test gamme de deux heures.

Les essais de traitement au permanganate de potasse, celui-ci étant ajouté à l’eau avant son traitement par le chlore, ont permis d’établir que la dose efficace pour empêcher l’altération du goût par le chlore (0 mg. 4 à 0,5 par litre) était légèrement supérieure à la dose absorbée en deux heures par les matières organiques à la température du laboratoire.

Expériences du 24 Septembre 1931