Distributions granulométriques

Les distributions granulométriques en nombre mesurées par l’APS en amont et en aval de

la colonne ont été représentées en fonction de la taille des particules en Figure 5.5. Les

efficacités fractionnelles au cours du colmatage ont été calculées à partir de ces

distributions. Deux mesures ont été effectuées pour les 10

, 18

et 26

heures de

colmatage. En effet, ces heures correspondent aux interruptions de l’expérience pour

lesquelles des mesures d’efficacités ont été réalisées avant l’arrêt du pilote (a) et à son

redémarrage (b).

Les quantités de particules générées en amont ne sont pas parfaitement stables, en

particulier sur les 10 premières heures du colmatage. Cependant, ce sont majoritairement

les variations de distributions en aval qui seront à l’origine des possibles fluctuations

d’efficacités. Cela s’améliore par la suite et il peut être noté que les distributions ont été

particulièrement stables aussi bien en amont qu’en aval entre les 18

et 26

heures du

colmatage, ce qui devrait se remarquer sur les courbes d’efficacités.

Figure 5.5 : Distributions granulométriques en nombre au cours de l’essai de colmatage sur 30 heures

(collecteurs de 5 mm de diamètre sur 50 cm, débit d’eau de 12 L .min

, débit d’air de 20 m

.h

,

La Figure 5.6 montre la distribution de concentrations (en pourcentage de la concentration

totale en nombre) en amont et en aval du lit au cours du colmatage complet (i.e. sur les 30

heures).

Cette figure montre que pour l’amont, en ce qui concerne la distribution granulométrique,

la génération des particules dans son ensemble est stable tout au long du colmatage. Les

fluctuations remarquées précédemment viennent donc uniquement de la quantité de

particules générées et non de leurs répartitions de taille. D’autre part, nous aurions pu

observer une évolution de la distribution en aval au cours du colmatage. En effet, dans le cas

d’un lit granulaire traditionnel le colmatage induit une variation de la porosité, et les fines

particules sont par exemple d’autant mieux captées que le colmatage est avancé. Ici, les

courbes des distributions en aval se superposent. Cela signifie que le captage des particules

en fonction de leur taille se fait de la même manière tout au long du colmatage et souligne

une fois de plus le fait que la présence de l’eau limite le colmatage.

Figure 5.6 : Distribution granulométriques sur l’ensemble de l’essai de colmatage sur 30 heures

(collecteurs de 5 mm de diamètre sur 50 cm, débit d’eau de 12 L.min

, débit d’air de 20 m

.h

,

4.3. Évolution de l’efficacité

Les mesures d’efficacités fractionnelles en nombre ont été réalisées avec le granulomètre

APS par intervalles de 2 h tout le long de l’essai de colmatage. Les valeurs correspondant au

minimum d’efficacité (soit 1 µm) en fonction du temps sont présentées sur la Figure 5.7. Les

mesures en fonction de la taille des particules sont représentées sur la Figure 5.8 en 3

graphiques pour plus de lisibilité.

Lors du colmatage d’un lit granulaire traditionnel il faut s’attendre à ce que l’efficacité

augmente avec le colmatage du lit, car l’accumulation de particules collectées dans le lit

diminue sa porosité, entrainant une augmentation de l’efficacité. Dans le cas présent, tout

comme pour la perte de charge l’efficacité augmente légèrement puis se stabilise pour rester

globalement constante jusqu’à la fin de l’essai de colmatage du fait d’un réentrainement, par

le liquide en écoulement, des particules collectées (Figure 5.8). Ceci est aussi repérable sur

la Figure 5.7 où l’efficacité de collecte des particules de 1 µm est en moyenne de 44 % sur

les premières heures et augmente jusqu’à être en moyenne égale à 60 % pour le reste du

colmatage. Cette figure permet aussi de dire qu’une fois que l’évolution du colmatage est

stabilisée une efficacité en nombre de 60 % au minimum est assurée quelle que soit la taille

des particules filtrées.

Il faut également noter que pour les heures correspondant aux changements de jours

l’efficacité varie un peu. Par exemple pour la 10

heure l’efficacité semble avoir

légèrement diminué. Ceci peut s’expliquer par le fait qu’il y a un drainage du lit pendant la

nuit. Pour les mesures faites à 18 et 26 h il semble que le contraire se passe, à savoir que

l’efficacité augmente doucement. Il avait été noté précédemment que la génération des

particules était stable pendant cette période : elle n’est donc pas responsable de ces

augmentations. Il est possible qu’une partie des particules collectées ait migré, au cours de

l’égouttage de la colonne pendant la phase d’arrêt, colmatant ainsi certaines zones du lit.

Figure 5.7 : Minimum d’efficacité en nombre au cours de l’essai de colmatage sur 30 heures

(collecteurs de 5 mm de diamètre sur 50 cm, débit d’eau de 12 L.min

, débit d’air de 20 m

.h

,

Figure 5.8 : Efficacité fractionnelle en nombre au cours de l’essai de colmatage sur 30 heures

(collecteurs de 5 mm de diamètre sur 50 cm, débit d’eau de 12 L.min

, débit d’air de 20 m

.h

,

La Figure 5.9 montre quant à elle l’efficacité globale massique de la colonne calculée à partir

des prises d’échantillons sur filtres en entrée et sortie de colonne.

Comme cela a été observé pour l’efficacité fractionnelle, l’efficacité totale massique est

globalement constante pendant toute l’expérience de colmatage. Elle augmente légèrement

entre le début et la fin du colmatage, probablement en raison d’une légère accumulation de

particules dans le lit. L’efficacité massique a une valeur moyenne de 89 % (avec une

incertitude de mesure de 2 %), qui correspond à la même valeur que celle mesurée

précédemment lors de l’essai de colmatage sur 6 h.

Figure 5.9 : Efficacité globale massique au cours de l’essai de colmatage sur 6 et 30 heures (collecteurs

de 5 mm de diamètre sur 50 cm, débit d’eau de 12 L.min

, débit d’air de 20 m

.h

, concentration en

particules de 4,5 g.m

)