ÉPURATION PAR LE FER

Filtres de Bischof. — Indépendamment. des filtres domestiques que noua avons décrits, G. Bischof a construit de grands filtres de fer pour l'épuration des eaux, à grande échelle. Ces filtres ont notamment été appliqués à Anvers pour l'épuration des eaux de la rivière Nèthe, fortement souillée par des matières organiques.

L'eau se débarrasse d'abord d'une partie de ses impuretés en traversant une couche filtrante de sable ordinaire puis elle descend au travers d'un lit composé de trois parties de gravier grossier pour une partie de fer granulé. La clarification se termine par la traversée d'une couche de sable.

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Le fer est dissous lentement par Teau par suite de l'action de l'oxygène libre et de l'acide carbonique qui y sont contenus.

Le carbonate de fer et les oxydes hydratés qui se forment passent au maximum par l'action de l'oxygène libre de l'eau ou par celle de l'air que l'on fait traverser à l'eau avant son passage sur le sable.

On a constaté à Anvers que le fer se dissolvait dans la proportion de 0*^',142 par litre d'eau. Pendant l'oxydation et le repos, les matières organiques sont énergiquement attaquées.

Le passage de Teau, à travers une couche de 0°,60 de sable, Ta dépouillée d'une façon presque complète de ses matières en suspension. En fouillant dans ce sable, on le voit de moins en moins encrassé au fur et à mesure qu'on approche de la couche de gravier et de fer. La surface de cette couche, sur une épaisseur de 15 à 20 millimètres, est formée d'une bouillie épaisse contenant une substance rougeâtre, vaseuse, produit de l'action des corps en dissolution dans l'eau sur le fer.

Le sable est nettoyé tous les quinze jours. Tous les six mois on enlève et on lave les quinze millimètres supérieurs de la couche de fer. A la partie inférieure, le mélange gravier-fer reste d'une teinte noirâtre et ne semble pas avoir subi de changements, en quatre années de fonctionnement.

On a pu avec ces filtres purifier une eau très polluée à raison de 3 600 litres par mètre carré en vingt-quatre heures.

Pour enlever à l'eau le goût et l'odeur faibles de marécage qu'elles ont parfois, on a trouvé avantageux d'injecter un volume considérable d'air dans l'eau après son traitement, au moyen de tuyaux percés de trous.

Appareils W. Anderson. — A l'instigation de S^ Frédéric AbeU MM. W. Anderson et G. Ogston construisirent, pour remplacer les filtres Bischof de la ville d'Anvers, des appareils dits revolvers, où l'eau est épurée par l'agitation avec du fer divisé, tournure de fer ou de fonte, déchets de perçage, etc.

Le revolver (fig. 118 et 118 bis, 119 et 119 bis)* consiste en un

' Ces figures sont empruntées aux Nouvelles Annales de la Cons tinte lion, n* 473. MM. Baudry et C^, éditeurs.

cylindre de fer A disposé horizontalement et tournant sur des tourillons placés à ses deux extrémités.

Les tourillons, munis de presse-étoupes B, servent Tun à l'entrée, Tautre à la sortie de Feau. Une plaque verticale s'oppose à la formation d'un courant direct d'un tourillon à l'autre.

Le revolver est muni d'une couronne dentée I actionnée par un pignon. Un moteur donne par ces intermédiaires un mouvement de rotation au cylindre.

Cinq auges courbes C soulèvent les riblons et les déversent dans l'eau en produisant un frottement continuel de ces parcelles métalliques et des chocs, qui maintiennent nettes leurs surfaces. Des . palettes en hélice D ramènent constamment, sur l'arrivée d'eau, le fer entraîné par le courant.

Une cloche de fer placée à l'entrée du tuyau de sortie, et qui ne tourne pas avec le cylindre s'oppose à l'entraînement des particules de fer les plus légères.

Un trou d'homme sert à la visite de l'appareil ; un robinet permet d'évacuer l'air au moment du remplissage du cylindre. Le niveau de l'eau à la sortie de l'appareil est plus élevé que le cylindre, qui reste toujours plein d'eau. Un dixième du volume du cylindre est rempli de fer divisé.

On a employé le fer granulé du professeur Bischof, le fer fondu en petites balles^ ou granulé par précipitation dans l'eau, ou encore la tournure, les copeaux et autres petits fragments de fer ou de fonte provenant des ateliers de construction mécanique. C'est sous cette dernière forme que le fer a été reconnu le plus efficace.

L'eau doit séjourner trois à cinq minutes dans l'appareil, suivant son degré d'impureté.

Les revolvers d'Anvers qui ont 1",30 de diamètre et 4", 50 de long peuvent purifier 2 270 litres par minute, ils font une révolution par minute,, et demandent une force de 1,3 cheval-vapeur. A sa sortie du revolver, l'eau, qui est devenue trouble, est aérée par exposition à l'air ou par injection d'air, décantée, puis filtrée.

Le système Bischof aurait nécessité, pour la ville d'Anvers, qui voulait développer cette épuration, 900 tonnes de fer. Cette énorme quantité a pu être réduite à 3, tonnes et demie, par l'emploi des appareils revolvers, dontl'elTet est de maintenir constamment nettes

les surfaces métalliques et de permettre l'attaque par les gaz dis-

sous.

Résultats de Tépuration au fer. — Lorsque l'eau pure, dit M. W. Anderson, a traversé un revolver, il se dissout une certaine quantité de fer, et alors Teau qui sort a une légère couleur grise. Après deux ou trois heures, la couleur passe au brun rougeàtre et un dépôt de rouille se dépose au fond du vase. Si Teau est d'abord filtrée, le liquide est généralement clair à la suite immédiate du revolver ; mais après un certain temps, il devient quelquefois

Fig. 119 et 119 bis, — Appareil d'épuration au fer dit revolver d'Andersen. Vue en bout et coupe.

trouble et donne lieu à un dépôt de rouille, montrant ainsi que le fer existait en premier lieu dissous et a été ensuite précipité par Faction de Toxygène atmosphérique. Si Teau est impure, colorée et chargée de matière organique, elle sortira du revolver ayant une couleur gris foncé qui deviendra noir d'encre si elle est très mauvaise, de sorte qu'il est possible de juger la qualité de l'eau par la couleur qu'elle prend pendant son traitement.

Si les impuretés ne sont autres que celles que peut enlever le fer, le liquide, après un repos de trois ou quatre heures, devient de plus en plus clair, il se forme un précipité noir qui tombe au

fond très lentement, la couleur passe au gris sale, et enfin Teau sort du filtre tout à fait claire et pure. Si les substances étrangères sont de nature à résister à l'action du fer ou à ne pouvoir efficacement être attaquées par lui, Teau conserve une couleur rougeâtre et n'est pas filtrée incolore. Comme dans le cas du filtre Bischof, on obtient la durée du repos et d'exposition à l'air avant la fîltration, en ménageant une profondeur d'eau suffisante au-dessus des couches filtrantes.

Outre son action chimique, le fer a la propriété de produire la coagulation des particules de matière excessivement divisées, qui causent l'opalescence et l'aspect nuageux, au point de pouvoir les éliminer par la filtration. Les eaux du Nil, par exemple, qui ne sont jamais claires, après un temps raisonnable de repos et qui ne peuvent être filtrées par les filtres à sable, deviennent d'une magnifique clarté si on les agite avec du fer avant la filtration à travers le sable.

Les effets du traitement au fer seraient les suivants, d'après W. Anderson :

1^ La matière organique est altérée dans sa nature chimique, et l'ammoniaque albuminoïde est réduite de la moitié au cinquième de sa quantité primitive-;

2^ Une réaction analogue à celle du procédé de Clark paraît avoir lieu dans la plupart des cas. L'oxyde de fer précipite une partie des carbonates terreux en solution et produit un adoucissement notable ; le fer qui existait en solution dans l'eau à la faveur de l'acide carbonique est précipité, et l'on arrive à ce résultat que l'eau est moins riche en fer après aération et filtrage qu'avant son traitement par le fer, résultat analogue d'ailleurs à celui qu'on obtient avec le procédé Clark, où l'on emploie la chaux pour enlever à l'eau les sels de chaux qu'elle contient.

Dans ce procédé, comme dans celui de Clark, on comprend qu'il faut éviter l'excès d'agent épurant.

Si le fer est pris en excès par l'eau, il faut qu'une aération énergique l'insolubilise et que le filtre débarrasse l'eau de ce précipité ferrique.

Cet emploi du fer comme agent épurant semblerait dangereux pour certaines industries : lavage de linge, fabrication de papier,.

364 EPURATION DES EAUX

de couleurs, teintureries, etc., et pour l'employer à ces usages il faut évidemment que Faction de Toxygène et des filtres soit assurée. D'après W. Anderson on n'aurait constaté jusqu'alors aucun inconvénient de cet ordre dans l'épuration des eaux d'Anvers.

- 3^ Le traitement par le fer paraît détruire ou arrêter en grande partie la vitalité des infusoires.

Les microbes, causes de la fermentation ou de la putréfaction seraient détruits ou enlevés, d'après les expériences de Franckland, Bischof, Voelcker, G.-H. Ogston, qui ont expérimenté au laboratoire.

A Anvers, l'examen de l'eau épurée faite par plusieurs chimistes a montré que, pendant une période où les appareils Anderson fonctionnaient dans des conditions plutôt défavorables (c'est-àdire avec un débit trop grand pour leur puissance), l'eau ne renfermait rien de nuisible, qu'elle était stérile à l'essai de Koch par la gélatine, bien que la vie s'y développât par culture sur les tranches de pomme de terre.

D'autre part, le docteur Percy Franckland* expérimentant au laboratoire sur des eaux battues avec des substances solides finement divisées, y compris celle nommée fer spongieux par le professeur Bischof, a conclu « que le simple procédé d'agitation peut accomplir une purification très remarquable, mais qu'on ne peut compter pour le moment sur son efficacité absolue à cause de l'incertitude de son succès ».

Le D' Pouchet, expérimentant plus récemment sur des eaux de la Compagnie Générale des Eaux (usine de Billancourt), où on expérimente en grand avec le système Anderson, conclut que ce procédé diminue assez notablement la proportion de matière organique dissoute et prive l'eau d'une très grande quantité de germes, mais qu'il ne donne pas une eau absolument privée de microorganismes, complètement stérile.

M. Kemna, chimiste d'Anvers, a trouvé que, dans le cas d'eaux de mauvaise qualité, on pouvait faire une double purification consistant à faire passer l'eau deux fois par le filtre à sable. Le

* Note lue à Tlnstitution dos ingénieurs civils (session 1885-1886), vol. LXXXV.

tableau suivant indique les résultats obtenus dans diverses installations :