Réduction des dépassements NH4 et PO4 en traitement tertiaire grâce au filtre à sable continu HydraSand

Sur certaines stations d'épuration municipales ou industrielles, des fluctuations de la qualité en entrée du tertiaire (MES résiduelles, variations hydrauliques, épisodes pluvieux) peuvent entraîner des dépassements intermittents en ammonium (NH4) et en phosphates (PO4). Ce cas d'application présente comment l'intégration d'un filtre à sable continu HydraSand d'ANDRITZ permet de stabiliser la filtration tertiaire grâce au lavage continu du média, afin de limiter colmatage, relargage et risques de non-conformité.

Contexte et problématique (cas d'application)

Ce contenu est un cas d'application (exemple représentatif) concernant un type d'exploitant de station d'épuration (STEP) municipale ou industrielle disposant d'un traitement tertiaire et soumis à des objectifs de qualité de rejet incluant notamment l'ammonium (NH4) et le phosphore (PO4).

Conditions d'exploitation à l'origine des dérives

En tertiaire, certains exploitants observent des dépassements intermittents lorsque les conditions en entrée fluctuent :

• MES résiduelles variables en sortie de secondaire (clarification/biologie), avec présence de fines difficiles à capter.
• Variations hydrauliques (débits instables) et épisodes pluvieux (dilution, surcharges hydrauliques, remise en suspension).
• Charges saisonnières et changements de régime (industries, tourisme, températures influant sur la nitrification).

Problèmes typiquement rencontrés sur la filtration tertiaire

Lorsque la filtration en aval manque de stabilité (ou se colmate progressivement), plusieurs mécanismes peuvent dégrader la qualité de l'effluent :

• Colmatage du média filtrant ou des ouvrages en aval, induisant une perte de performance et des dérives qualité.
• Instabilité de séparation des fines (solides en suspension de petite taille), pouvant contribuer à des fluctuations de NH4/PO4 selon la filière (ex. relargage associé, perturbation de l'étape de finition).
• Arrêts/phasages d'exploitation (lavages, remises en route) pouvant générer des transitoires défavorables sur la qualité en sortie.

Impacts opérationnels et risques

• Risque de non-conformité des rejets (dépassements ponctuels), avec exposition accrue aux contraintes contractuelles et réglementaires.
• Surcharge d'exploitation : nettoyages plus fréquents, surveillance renforcée, gestion des sous-produits (eaux de lavage, boues associées).
• Dégradation de la robustesse process face aux variations de charge, notamment lors d'événements météorologiques ou de changements de fonctionnement amont.

Solution mise en oeuvre : filtre à sable continu HydraSand en tertiaire

Pour fiabiliser la qualité de clarification tertiaire et limiter l'impact des fluctuations amont, la réponse étudiée consiste à intégrer un filtre à sable continu HydraSand en traitement tertiaire. Cette technologie est conçue pour la séparation des petites particules solides en suspension et vise une qualité de filtrat stable grâce à un nettoyage continu du média (sans cycles d'arrêt de filtration).

Principe de fonctionnement (filtration continue avec lavage continu du sable)

Le HydraSand s'appuie sur une filtration sur sable et un dispositif de lavage continu permettant :

• De maintenir la filtration en continu, en évitant les arrêts cycliques typiques des filtres à lavage discontinu.
• De stabiliser la performance de séparation sur les fines (MES résiduelles), en limitant l'encrassement progressif du lit filtrant.
• De réduire le risque de contamination de l'eau filtrée lié aux phases transitoires (décrochages, redémarrages, variations de pertes de charge).

Configuration process et réglages clés (leviers de stabilisation)

Dans ce cas d'application, la stabilité est recherchée par une configuration adaptée au contexte de la STEP, notamment via :

• Recirculation hydraulique dimensionnée selon la filière et la variabilité de charge, afin d'absorber des fluctuations d'entrée au tertiaire.
• Réglage du lavage du sable (débit et fréquence de nettoyage) pour conserver un média propre et limiter le colmatage, tout en maîtrisant les rejets d'eaux de lavage.
• Optimisation de l'exploitation : stratégie de pilotage orientée performance (qualité eau) et maintenance (réduction des interventions non planifiées).

Pourquoi cette solution répond au problème NH4/PO4 observé

L'objectif n'est pas de "traiter chimiquement" NH4 ou PO4 par le filtre, mais de sécuriser la stabilité du tertiaire lorsque les performances peuvent dériver à cause des fines et des instabilités hydrauliques :

• En abaissant et en stabilisant la charge en MES fines, on limite les phénomènes d'instabilité de filière (colmatage en aval, relargage associé, dérives de qualité).
• Le lavage continu permet de conserver une performance de filtration plus constante sur la durée, ce qui aide à réduire les dépassements intermittents lorsque l'entrée varie.
• La technologie est également positionnée pour des usages de tertiaire tels que l'élimination du phosphore et le traitement des algues, avec une flexibilité d'exploitation utile en conditions fluctuantes.

Résultats attendus (bénéfices typiques en exploitation)

• Réduction des épisodes de dépassement liés aux instabilités de filtration tertiaire (approche "robustesse process").
• Qualité de filtration plus stable malgré des variations de charge et de débit.
• Diminution des besoins de maintenance associés au colmatage (moins d'interventions correctives, meilleure disponibilité).
• Aide à la sécurisation de la conformité des rejets en conditions dégradées (pluie, transitoires, fluctuations de MES).

Produit mis en avant

• Filtre a sable continu HydraSand (ANDRITZ)

A propos d'ANDRITZ

ANDRITZ dispose de solutions pour le traitement de l'eau et des eaux usées, notamment des équipements de séparation solide-liquide et des systèmes associés. Plus d'informations sur la société : ANDRITZ (Chateauroux).