Hydraulicité pour la qualité de l'eau d'une piscine

Hydraulicité de mon eau de piscine

L'hydraulicité d'une piscine est l'ensemble des équipements qui assurent la circulation de l'eau et concourent à sa qualité.

 Les différents types d'hydraulicaité
 Le dimensionnement de la piscine
 Le Débit d'eau
 La filtration
 Le lavage et le décolmatage
 Les équipements réglementaires
 La floculation et la coagulation

Elle comprend :

- les dispositifs et réseaux de reprise des eaux superficielles (goulottes)
- Ies dispositifs et réseaux de reprise des eaux de fond
- Ie bac tampon
- Ia préfiltration
- Ie pompage
- Ia filtration
- Ie chauffage
- l'injection du désinfectant et des correcteurs de pH
- Ies dispositifs et réseaux de refoulement des eaux filtrées

Sa conception doit être menée de telle sorte que la circulation de l'eau s'opère correctement et qu'elle fasse en sorte que l'eau soit toujours de qualité.

En particulier, elle doit respecter les règles élémentaires suivantes :

- éviter les zones mortes, source de dépôts et de pollution
- évacuer la pollution le plus rapidement possible
- assurer une diffusion rapide et homogène du désinfectant.

 

1 - DIFFÉRENTS TYPES D'HYDRAULICITÉ

a) Hydraulicité dite "classique"

Les bassins réalisés selon ce type sont pourvus d'une reprise des seules eaux de fond par l'intermédiaire d'une ou plusieurs grilles placées en point bas, les eaux filtrées étant refoulées dans la partie la moins profonde.

Les eaux de surface ne sont pas reprises et le film superficiel n'est éliminé que par l'écrémage quotidien et rejeté à l'égout.

Ce type d'hydraulicité n'est plus réglementaire et de tels bassins doivent être mis en conformité avec la réglementation en vigueur (décret du 7 avril 1981).

b) Hydraulicité inversée

Les eaux des bassins réalisés selon ce système sont reprises uniquement par la surface (goulottes ou écumeurs) et les eaux filtrées sont refoulées par le fond du bassin ou par le pied des parois verticales

Une bonde de fond équipe toutefois ces bassins pour pouvoir les vidanger ou procéder au lavage des filtres.

Hydraulicité mixte

Dans ce cas, les eaux sont reprises à la fois par le fond et par la surface à raison d'au moins 50 % par la surface.

Ce système permet une meilleure homogénéisation de l'eau et d'éviter plus facilement les zones mortes et les dépôts d'impuretés.

 

2 - DIMENSIONNEMENT

Selon la réglementation, les piscines dont la surface totale du plan d'eau est supérieure à 240 m2, la durée de recyclage est de :

· 8 heures pour les fosses à plonger
· 30 minutes pour les pataugeoires
· 1 heure 30 pour les parties de bassin dont la profondeur est < à 1,50 m
· 4 heures pour les parties de bassin dont la profondeur est > à 1,50m

a) Réseaux

A l'aspiration, les réseaux doivent être conçus de telle sorte que la vitesse de passage de l'eau dans les conduites soit inférieure à 1,5 m/s pour éviter les risques de cavitation.

Dans les conduites de refoulement, la vitesse de l'eau doit être inférieure à 2 m/s pour éviter coups de bélier, mauvaise circulation et bruit excessif.

b) Pièces à sceller

Les pièces situées dans le bassin doivent être incorrodables et ne pas présenter d'arêtes saillantes.

Elles doivent en outre être indémontables par les baigneurs et ne pas comporter des orifices d'un diamètre supérieur à 8 mm.

La vitesse de l'eau au sortir des bouches de refoulement doit être inférieure à 3 m/s.

Pour ce qui concerne les bouches d'aspiration, elles doivent être dimensionnées de telle sorte qu'un corps ne puisse pas les obstruer complètement (grilles de 50 à 60 cm de côté), et la vitesse de passage doit être inférieure à 0,3 m/s.

c) Goulottes

Les goulottes ne doivent être destinées qu'à la reprise des eaux de surface des bassins. En aucun cas elles ne doivent recueillir les eaux de nettoyage des plages qui doivent être collectées par des caniveaux ou des siphons de sol et évacuées à l'égout.

Les goulottes ne doivent pas être noyées et l'eau doit chuter à l'intérieur pour que leur fonctionnement soit efficace.

Les goulottes peuvent être à la "française" c'est à dire engravées dans les parois, soit à la "finlandaise" c'est à dire affleurant avec les plages (effet miroir).

d) Bac tampon

• Le bac tampon a plusieurs fonctions :
  Assurer un effet tampon vis à vis des variations de niveau d'eau dans le bassin (arrivée massive de baigneurs, remous, vagues).

• Recueillir gravitairement les eaux de surverse des goulottes.

• Servir de bac de disconnexion pour les appoints d'eau neuve.

Il doit être dimensionné de telle sorte qu'il puisse contenir le volume d'eau déplacé par les baigneurs et le volume contenu dans les goulottes et les canalisations en cas d'arrêt des pompes.

Grossièrement, son volume "utile" est d'environ 10 % du débit horaire de recyclage (environ 15 m3 pour un bassin classique type 1000 piscines).

Il doit être équipé d' :

· une vidange située au point le plus bas
· un trop plein
· un évent de dégazage
· une régulation de niveau

Il doit être nettoyé régulièrement car il est très exposé à la pollution.

e) Préfiltres

Un système de préfiltration doit être intercalé entre les reprises d'eau et les pompes.

Son rôle est de retenir les gros éléments pour protéger les pompes et les filtres.

Les préfiltres doivent être facilement visitables et munis d'un panier amovible incorrodable.

f) Pompes

Les pompes sont de type centrifuge et doivent assurer 24 heures sur 24 les débits réglementaires. Elles servent, outre à la circulation de l'eau, au lavage des filtres et à la vidange des bassins.

 

3 - DÉBIT DE L'EAU

a) Appoint d'eau neuve

L'installation doit être équipée d'un système d'appoint d'eau neuve situé en amont du système de traitement de l'eau.

Généralement, ces appoints d'eau s'effectuent par surverse dans le bac tampon et comportent une vanne d'arrêt, un compteur totalisateur, une électrovanne asservie aux niveaux de régulation du bac tampon.

Dans certains cas particuliers, il est possible d'injecter l'eau dans le réseau de recyclage.

Dans ce cas, il est obligatoire d'intercaler un disconnecteur hydraulique à zone de pression réduite contrôlable afin d'empêcher tout retour d'eau du bassin dans le réseau d'eau de ville. Avant installation d'un tel système, la DDASS devra donner son accord préalable et cet appareil devra être contrôlé au moins deux fois par an par une entreprise agréée.

Réglementairement, les appoints d'eau neuve journaliers doivent être au minimum de 30 litres par baigneur ayant fréquenté le bassin.

b) Débitmètres

Un débitmètre doit être installé pour indiquer à tout moment le débit instantané de l'installation.

Il doit être installé sur la conduite de refoulement. Un second débitmètre peut être installé sur l'aspiration du bac tampon pour indiquer que le débit de reprise des eaux de surface est supérieur ou égal à 50 % du débit total (hydraulicité mixte).

 

4°) FILTRATION

1 - POURQUOI FILTRER?

La filtration est l'opération de base indispensable pour obtenir une eau de qualité et permettre une désinfection efficace.
L'eau contient des particules organiques amenées par les baigneurs (fragments de peau,
mucus, etc.), par les vents (poussières, pollens, etc.)
Le rôle de la filtration est de retenir ces particules en suspension et par son efficacité, elle tend à réduire la consommation de désinfectant et à obtenir une eau claire et agréable.

2 - DIFFERENTS TYPES DE FILTRES

a) Filtres à sable

Ce sont les filtres les plus communément utilisés en piscines, de finesse de filtration moyenne 20 à 30 µ

lls sont généralement constitués d'une cuve cylindrique en acier recouvert ou non (époxy, polyester) ou en polyester, remplie de sable de différentes granulométries.
L'eau brute sous pression arrive par le haut du filtre à travers un diffuseur qui la répartit sur toute la surface du sable, elle traverse les couches de sable qui retiennent les impuretés et ressort par la partie basse au travers d'un réseau de ramifications perforées ou fendues (crépines) ou d'un plancher crépiné.

Les filtres à sable sont classés en trois catégories :

· Ies filtres lents (vitesse 10 à 20 m3/h/m2)
· Ies filtres semi-rapides (vitesse 20 à 40 mVh/m2)
· Ies filtres rapides (vitesse supérieure à 40 m3/h/m2)

Le sable utilisé est un sable de silice strictement calibré en fonction de la vitesse de passage (0,4 à 0,6 mm pour 30-40 m3/h/m2, 0,6 à 0,9 mm pour 20-25 m3/h/m2).

C'est un matériau concassé à arêtes vives pour que les grains soient bien arrangés entre eux et retiennent efficacement les particules en suspension.

La couche utile (sable le plus fin) doit avoir une épaisseur minimale de 80 cm, les couches inférieures, constituées de grains plus gros, ne participent pas à la filtration et ne sont destinées qu'à servir de support, et éviter que le sable fin ne traverse les dispositifs de reprise de l'eau filtrée (crépines) et retourne au bassin.

On peut rencontrer d'autres types de filtres à sable :

· filtres multicouches: sable de deux granulométries + hydroanthracite ou pierre ponce

· filtres double flux : arrivée de l'eau brute simultanément par le haut et le bas et reprise de l'eau filtrée par un collecteur médian.

b) Filtres à diatomite

Ce sont des filtres assez répandus car ils permettent d'obtenir une eau très limpide (finesse de filtration :

Ces filtres sont constitués d'une cuve garnie de supports (plateaux ou bougies) recouverts d'une toile sur laquelle vient se fixer la diatomite.

La diatomite est une poudre blanche très fine obtenue par concassage et calcination d'une roche de faible densité poreuse provenant de la fossilisation d'algues microscopiques : les diatomées.

Introduite dans le réseau, la diatomite se fixe sur les toiles et forme un "gâteau" qui retient les impuretés de l'eau. La vitesse de filtration est faible (environ 5 m3/h/m2) et le colmatage est rapide.

Le décolmatage des filtres à diatomite s'effectue soit manuellement soit automatiquement et lors de ces opérations, la diatomite est rejetée en totalité ou pour partie à l'égout.

c) Filtres à cartouches

Ces filtres sont essentiellement réservés aux piscines familiales de petites dimensions.

Ces filtres contiennent des cartouches en matière synthétique (Dacron, polyester...) ou en fibres végétales (cellulose) qui retiennent les impuretés grâce à leur grande surface de filtration pour un volume réduit.

La vitesse de filtration est faible (1 m3/h/m2 à 5 m3/h/m2) pour une finesse de filtration variant de 5 à 40 microns en fonction de la texture de la cartouche. Ces cartouches se nettoient simplement au jet.

3 - DIMENSIONNEMENT DES FILTRES

Les filtres sont dimensionnés de telle sorte qu'ils permettent le passage du débit calculé lors du dimensionnement des réseaux et équipements.
Ce débit réglementaire est toutefois le débit en deçà duquel il ne faut pas descendre, c'est à dire lorsque les filtres sont colmatés ou encrassés.
Le débit du filtre encrassé doit être au moins égal à 70% du débit du filtre propre.
En connaissant les débits que doivent assurer les filtres ainsi que leur vitesse de passage (en fonction de leur nature et des spécifications du constructeur), on peut déterminer la surface de filtration et donc le diamètre du ou des filtres.

Chaque élément constitutif doit être capable d'assurer le débit requis, que ce soit la charge filtrante, le diffuseur, les ramifications ou le collecteur de reprise des eaux filtrées.

4- FONCTIONNEMENT

L'efficacité d'un filtre se mesure à la limpidité de l'eau.

On observe dans un premier temps une décrue de la turbidité de l'eau accompagnée d'une baisse du débit de l'installation et d'une augmentation de la pression. C'est ce qu'on appelle la maturation du filtre.

La fixation des impuretés dans le matériau filtrant améliore l'efficacité de la filtration (un filtre propre filtre moins bien qu'un filtre légèrement encrassé).

Puis, la turbidité atteint un palier correspondant à un débit qui se stabilise.

Lorsque la masse filtrante est encrassée, le débit diminue rapidement et la pression augmente fortement, la perte de charge est importante et il convient alors de procéder au décolmatage.

 

5- LAVAGE - DECOLMATAGE

Le décolmatage des filtres doit s'effectuer quand le débit de recirculation atteint 70% du débit filtres propres ou lorsque la pression affichée par un manomètre excède une valeur établie (généralement 0,5 bars d'augmentation par rapport à la pression affichée après un lavage).

Un rinçage suit obligatoirement le lavage pour que la première eau de filtration, encore chargée de matières en suspension dans les filtres et les canalisations, soit rejetée à l'égout et ne vienne pas troubler l'eau du bassin.

a) Filtres à sable

Le lavage s'effectue à contre-courant : au lieu d'arriver dans les filtres par le haut, I'eau arrive par le bas, expanse les couches filtrantes et libère les particules colmatant le sable. Ces particules sont entraînées par le courant et rejetées à l'égout. On observe que très rapidement l'eau de lavage devient très trouble, signe que le lavage se fait efficacement. Au bout de quelques minutes, I'eau s'éclaircit jusqu'à devenir de nouveau limpide.

Le lavage peut alors être arrêté.

On procède alors à un rinçage. Pour cette opération, I'eau arrive dans le filtre par le haut, traverse la masse filtrante en entraînant les impuretés restantes et recompacte le sable, ressort par le bas et est évacuée à l'égout. On observe une légère turbidité de l'eau qui disparaît très rapidement. Après environ une minute, le filtre peut être remis en position filtration.

b) Filtres à diatomite

Pour ces filtres, le décolmatage se fait généralement de façon automatique. L'arrêt des pompes provoque le décrochage du gâteau et la diatomite et les particules piégées se remettent en suspension.

Au redémarrage des pompes, le gâteau se reforme presque instantanément, incluant pour partie les impuretés. Au fur et à mesure des décolmatages, la perméabilité du gâteau décroît jusqu'à une valeur critique de perte de charge fixée par le constructeur. Le filtre doit alors être lavé à contre-courant et la charge de diatomite remplacée.

6 - ÉQUIPEMENTS RÉGLEMENTAIRES

Chaque filtre doit être doté des équipements suivants :

· 2 manomètres mesurant la pression avant et après filtre et permettant de suivre la progression du colmatage

· alarme de colmatage visuelle ou sonore

· panoplie de vannes permettant les opérations de lavage et de rinçage (5 vannes pour un filtre à sable)

· purge d'air en point haut, vidange en point bas raccordée à l'égout

· 1 trou d'homme, permettant la visite du filtre (400mm minimum)

3 robinets de prise d'échantillon (avant filtration, après filtration et avant injection de désinfectant, sur la vidange).

 

7 - FLOCULATION - COAGULATION

Pour augmenter la finesse de filtration des filtres lents et semi-rapides, il est recommandé, voire indispensable de procéder à une coagulation.

En effet, I'eau des piscines contient des particules en suspension si fines qu'elles ne peuvent pas être retenues par le sable.

Ces particules, chargées négativement après leur oxydation par le désinfectant, se repoussent électrostatiquement et l'injection d'un coagulant chargé positivement permet de les agglomérer, c'est la coagulation.

L'ensemble de ces agrégats se dépose sur la surface du filtre et constituent un "floc" susceptible d'être retenu par la masse filtrante, c'est la floculation.

En aucun cas, on ne devra réaliser cette opération dans des filtres à diatomite car on observerait une rapide augmentation de la perte de charge et une rupture possible des supports (bougies ou plateaux).

Produits utilisés :

- Sulfate d'alumine

Ce produit en poudre est bon marché et est donc couramment utilisé. Par contre, lors de son hydrolyse, il dégage de l'acide sulfurique qui a tendance à abaisser le pH.

- Polychlorure d'aluminium

Présenté sous forme liquide, il permet une floculation plus rapide et plus efficace sans qu'il influe sur le pH de l'eau.

Plus le pH de l'eau est alcaline, et plus la coagulation est difficile à opérer, le pH idéal de coagulation pour le sulfate d'alumine est compris entre 6.9 et 7.2.

Le temps de contact entre le coagulant et l'eau étant très faible, on aura toujours intérêt à le sous-doser pour éviter qu'il ne traverse la masse filtrante et que l'on assiste à une post-floculation dans le bassin. Ceci se traduit par des dépôts de pollution dans les zones mortes et par une turbidité de l'eau.

Plus la vitesse de filtration est grande, et moins on injecte de coagulant : 0.5 à 1 g/m3 d'eau recyclée pour les filtres lents, 0.2 à 0.5 g/m3 d'eau recyclée pour les filtres semi-rapides. Les filtres rapides (au-delà de 40 m3/h/m2) ne permettent généralement pas de coaguler.

Pour les piscines de plein air, le dosage est plus important : 3g/m3 dans le premier cas, 1.5g/m3 dans le second.

Pour le polychlorure d'aluminium, la dose usuelle est de 3 à 4 ml/m3 d'eau filtrée.

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