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Étude de la performance des filtres Vortisand en présence d’un balayage de surface

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Daalach, Selma (2017). Étude de la performance des filtres Vortisand en présence d’un balayage de surface. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

En traitement des eaux, la filtration granulaire fait face à une contrainte majeure : le colmatage. Afin de réduire cette contrainte, les filtres granulaires Vortisand produit par Evoqua comportent un écoulement parallèle à la surface du filtre. Ce balayage permet de nettoyer la surface du filtre. Cependant, l’effet du balayage sur la réduction du colmatage et éventuellement sur l’efficacité des filtres dans l’abattement des particules est peu connu. Ce mémoire présente une étude de l’influence du balayage sur le colmatage et la performance des filtres Vortisand en abattement des particules. Deux paramètres ont été variés : la vitesse de balayage et la concentration des particules. À cet effet, un modèle réduit de filtre à sable avec balayage de surface a été conçu et construit. Les particules à filtrer consistaient en kaolin avec une taille médiane de 4,6 μm. Du sable de silice uniforme et d'un diamètre effectif de 158 μm a été utilisé comme média filtrant. Les essais ont été effectués avec deux concentrations différentes de kaolin (250 et 750 mg/L). La vitesse de balayage (VB) a été variée entre 0 et 30 cm/s. Des mesures de turbidité et de concentration des matières en suspension et du kaolin total ont été effectuées sur les filtrats. Le colmatage a été quantifié par le profil de capture du kaolin le long du filtre et la perte de charge durant la filtration. La granulométrie des particules retenues dans le filtre a été estimée. Les résultats ont montré que la rétention des particules est influencée par VB. Il a été constaté que l’effet du balayage sur la déposition dépendait de la concentration des particules. Les tailles des particules retenues dans le filtre sont aussi influencées par VB. Pour des valeurs de VB entre 7,5 à 15 cm/s pour une concentration de 250 ppm et entre 25 à 30 cm/s pour une concentration de 750 ppm, la déposition des particules s’est améliorée jusqu’à 20 %. Cependant, à ces vitesses, la perte de charge a augmenté. D’un autre côté, les VB élevées (au-delà de 30 cm/s) ont provoqué la diminution de la rétention des particules et des pertes de charge.

Titre traduit

STUDY OF THE PERFORMANCE OF VORTISAND FILTERS PERFORMANCE IN PRESENCE OF A CROSS FLOW

Résumé traduit

In water treatment, filtration is facing an important challenge: clogging of the surface. To reduce this problem, cross flow sand filters such as the Vortisand produced by Evoqua use a water velocity parallel to the filter surface. This cross flow is assumed to minimize clogging of the surface. However, the effect of the cross flow on the clogging and filter efficiency remains poorly understood. This thesis presents a study of the influence of cross flow on clogging and filter efficiency for Vortisand filters. Two parameters were varied: cross-flow velocity and particle concentration. A laboratory scale model of a cross flow sand filter was designed and built. Particles of kaolin with a median diameter of 4.6 μm were used to represent impurities. Uniform silica sand with an effective size of 158 μm was used as the filter media. Tests were performed with two kaolin concentrations (250 and 750 mg/L). The cross flow velocity (CFV) was varied from 0 to 35 cm/s. Turbidity, suspended solids and total kaolin measurements were performed on the filtrate. Clogging was appraised from the concentration of kaolin retained in the filter and the head loss during filtration. The size of particles retained throughout the filter was estimated. The results showed that particle retention is influenced by CFV. The influence of cross flow on the deposition efficiency was dependent on the particle concentration. The size of the retained particles is also influenced by CFV. For some CFV (between 7,5 and 13 cm/s for a concentration of 250 ppm, and between 25 and 30 cm/s for a concentration of 750 ppm), particle deposition was improved up to 20 %. However, head loss was also increased. On the other hand, high CFV caused a decrease in both particle retention and head loss.

Type de document: Mémoire ou thèse (Mémoire de maîtrise électronique)
Mots-clés libres: filtre à sable, balayage de surface, colloïde, perte de charge, colmatage
Directeur de mémoire/thèse:
Directeur de mémoire/thèse
Duhaime, François
Programme: Maîtrise en ingénierie > Génie de l'environnement
Date de dépôt: 02 mars 2018 21:02
Dernière modification: 02 mars 2018 21:02
URI: http://espace.etsmtl.ca/id/eprint/1794

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