FILTRATION ARTIFICIELLE DES GRANDES MASSES D'EAU

C'est à ce rôle, en effet, qu'est réduit en pratique l'emploi de la clarification : le plus souvent, elle précède la filtration et la facilite en provoquant le départ d'une partie des matières en suspension.

164. Bassins de décantation. — Le cube des bassins doit être calculé d'après les quantités d'eau que l'on veut y faii'e séjourner tet le temps pendant lequel on se propose de les tenir au repos. Leur nombre doit permettre d'en avoir constamment un en remplissage, un en vidange et un en nettoyage : il en faut donc quatre au moins pour une installation complète. Leur profondeur doit être suffisante pour que la prise puisse être établie en un point assez éloigné et de la surface et du fond, de manière à n'en pas recevoir les impuretés : il est bon de donner à la tranche d'eau, quand on le peut, une épaisseur de ti-ois mètres environ.

A Marseille, on fait la décantation des eaux de la Durance dans les bassins Saint-Louis, au nombre de quatre, qui ont une longueur de 180 mètres, une largeur de 82 mètres et une profondeur de 5'",70. Le nettoyage se fait tous les quatre mois environ : le dépôt, dont l'épaisseur a généralement atteint 35 à 40 centimètres, est entraîné par un courant d'eau.

Les bassins de dépôt employés par les diverses compagnies de Londres ont des dimensions très variables, suivant le degré de clarification qu'elles se sont proposé d'obtenir et le cube d'eau qu'elles ont à emmagasiner.

Presque toujom-s les bassins de dépôt sont découverts, bien qu'il y ait certainement intérêt à les couvrir, l'obscurité et la faîcheur devant retarder notablement la putréfaction des matières organiques et l'altération de l'eau ; mais on recule devant la dépense très importante qui en résulterait. Il y a cependant en Angleterre des bassins de dépôt couverts, à Canterbury, par exemple.

Pour maintenir en tout temps la prise d'eau à une hauteur convenable, on a parfois recours à des conduits ou déversoirs rendus mobiles par le moyen de flotteurs : c'est ce qui a été fait à Canterbury et à Aberdeen.

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165. Grands filtres à sable. — Pour la filtration en grand de la totalité des eaux distribuées dans une ville, il n'a guère été employé, sauf de rares exceptions, qu'un seul procédé, celui dit procédé anglais, et qui consiste dans le passage de l'eau à travers des couches de sable et de gravier. Toutes les autres matières, dont on a proposé l'emploi pour le hltrage de l'eau, sont en général trop coûteuses pour que l'application en grand ait pu en être faite.

Dans la plupart des cas, l'eau est décantée d'abord dans des bassins de dépôt. Elle passe ensuite sur les filtres, et traverse une série de couches, en nombre variable et d'épaisseurs diverses, mais toujours rangées par grosseurs croissantes des matériaux, les plus fins au-dessus, et les plus gros au fond. L'eau filtrée est recueillie à la partie inférieure par des drains, qui la conduisent dans des réservoirs spéciaux, où elle s'emmagasine et d'où elle est jetée dans la distribution.

Ce procédé, qui avait déjà été appliqué à Glascow et dans quelques villes anglaises, a été introduit à Londres en 1839 par M. Simpson, ingénieur de la Compagnie de Chelsea. Depuis lors, toutes les compagnies de Londres l'ont successivement adopté, et il s'est répand-u peu à peu dans la Grande-Bretagne, puis sur le continent et aux États-Unis : Marseille, Dunkerque en France, Berlin, Altona, Magdebourg en Allemagne, Hudson, Poughkeepsie en Amérique, etc., etc., en ont fait des applications.

L'eau est parfaitement débarrassée des matières en suspension par une simple action mécanique, si la filtration est assez lente, l'épaisseur des couches suffisante, le sable bien graveleux et entretenu dans un état convenable de pureté. En même temps, il se produit une action chimique, qui est généralement attribuée à l'influence de l'air emprisonné dans les pores du sable, et dont l'effet le plus marqué est la diminution de la proportion des matières organiques dissoutes : d'après Frankland, de l'eau qui contenait avant la filtration 3,25 de carbone organique et 0,46 d'azote n'en renferme plus après que 2,58 et 0,32 ; la Commission de la pollution des rivières a trouvé des résultats analogues. On observe aussi une diminution de la quantité de carbonate de chaux dans les eaux incrustantes, et par contre, assez souvent, une petite augmentation des sels dissous par emprunt aux sables ou par suite de la transformation des matières organiques en nitrates.

Il résulte d'expériences récentes de Frankland que le sable très fin serait capable de retenir jusqu'à neuf dixièmes des micro-organismes contenus dans l'eau ; mais il perd très rapidement cette propriété et les laisse passer au bout de quelques heures.

En général, la filtration par le sable n'améhore pas le goût de l'eau et n'en fait pas disparaître la coloration.

165 Théorie de la filtration. Précautions spéciales. — D'après Darcy le volume d'eau qui passe à travers une couche de sable, d'une nature donnée, est proportionnel à la pression et en raison mverse de l'épaisseur. En conséquence, on augmente la vitesse soit en augmentant la pression, ou la charge qui produit l'écoulement, soit en diminuant répaisseur mais, « ce qu'on gagne en vitesse, on le perd en efficacité . et Tns chkque cas, il convient de se livrer à une série de tâtonnemen s pour d" eriler les' conditions les plus convenables et obtenir une pun-

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fication complète, sans dépasser les limites pratiques pour les dimensions des ouvi'ages et la durée des opérations.

L'épaisseur totale des couches de sable varie généralement de 1 mètre à 2'",50, bien que, d'après Darcy, il suffise d'une couche de sable fin de 0'",20 d'épaisseur et d'une couche-support de gravier de quelques centimètres seulement pour réaliser la filtration complète. L'augmentation des épaisseurs et le classement des matériaux par grosseui's graduées ont le double avantage d'empêcher l'entraînement du sable fin et de maintenir une ti-anche d'eau en permanence dans le filtre, de manière à y empêcher la production de courants ; on y trouve une garantie de la régularité du fonctionnement.

Suivant l'état de l'eau à filtrer, on admet généralement qu'on en peut faire passer de l°',50à3mètres cubes par mètre carré de surface de filtre dans les vingtquatre heures. Bien que les eaux de la Tamise, à Londres, soient assez claires, on ne peut en laisser passer sur les filtres que 7 à 25 centimètres par heure, soit 1™,70 à 6 mètres cubes par jour.

Les drains, qu'on établit audessous des couches filtrantes, s'exécutent soit en briques po-

sées à sec, en ardoises ou en pierres schisteuses, soit en tuyaux de fonte ou de potex'ie posés à joints ouverts. Il convient de les pourvoir de ventouses pour l'échappement de l 'air , de vannes pourla décharge et le nettoyage.

FiG. U. — Filtres de Londres. — S, sable; — C. cailloux î — g, gravier fin — G, gros gravier; — M, inoellons; — B, briques.

De temps en temps, il est nécessaire de rendre au filtre son activité

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FiG. 45 et 46. — Types de filtres anglais.

primitive, qui tend à décroître par l'usage. On conçoit, en effet, que les

180 CHAPITRE VIII. — AMÉLIORATION DES EAUX NATURELLES pores du sable , retenant les troubles en suspension dans l'eau, se bouchent peu à peu, et que par suite la vitesse de l'écoulement diminue jusqu'au moment où elle s'annule et où le filtre cesse de fonctionner, ce qui arrive d'autant plus vite que l'eau est plus chargée et le sable plus fm. On procède alors soit au remplacement de la couche de sable avariée, soit à son nettoyage : le premier moyen est le plus répandu, et c'est pour en rendre l'application plus facile qu'on a soin de disposer à

FiG. 47. — Filtre de Dunkerque.

la partie supérieure une couche de sable fin qui retient presque toutes les impuretés et qu'il suffit, pendant longtemps, de remplacer seule pour rendre au filtre son efficacité; le second, appliqué à Dunkerque, à Zurich etc., consiste ordinairement dans le renversement momentané du sens de l'écoulement, afin de produire dans les petits canaux obstrués par les dépôts une sorte de chasse qui les dégage et rend aux couches de sable leur perméabilité première. , , n,.

167 Inconvénients. — Le plus gros inconvénient de la filtration artificielle celui qui frappe tout d'abord, c'est la dépense considérable cru'elle'nécessite : dépense de premier établissement, car pour obtenir le filtrage lent, qui est seul efficace, il faut disposer d'ouvrages très entendus-dépense d'entretien, puisque le bon fonctionnement d un filtre dépend des soins qu'on apporte au nettoyage périodique et au renouvellement des couches de sable. , i,

Mais cet inconvénient n'est pas le seul. La longue stagnation de 1 eau dans les bassins découverts et sous une épaisseur assez faible l'expose à des variations considérables de température ; elle s'échauffe en été et des vé-étations s'y développent, formant quelquefois sur le sable une sorte de tapis qui s'oppose au passage des filets liquides, ou contribuant à des modifications fâcheuses de la composition chimique, par suite de l'au-mentation des proportions de matières organiques ou de la diminution°de ceUes de l'oxygène dissous; elle se refroidit en hiver, se congelé et le service se trouverait arrêté si l'on n'avait som de casser la glace au furet à mesure' de sa forniation, comme on a du le faire a Berlin, à