Traitement des eaux de piscines : qualités de l'eau et de l'air sont intimement liées

30 octobre 2012 Paru dans le N°355 à la page 89 ( mots)

Rédigé par : Alain VERGNES

En plus du respect bien évidemment nécessaire de la réglementation, un traitement efficace et optimal des eaux de piscines doit assurer un bon niveau de confort pour les baigneurs et le personnel d'exploitation tout en limitant les quantités d'eau et les consommations d'énergies nécessaires pour y parvenir. Les techniques permettant d'arriver à ce résultat existent.

Réalisé par

En plus du respect bien évidemment nécessaire de la réglementation, un traitement efficace et optimal des eaux de piscines doit assurer un bon niveau de confort pour les baigneurs et le personnel d’exploitation tout en limitant les quantités d’eau et les consommations d’énergies nécessaires pour y parvenir. Les techniques permettant d’arriver à ce résultat existent.

Comment obtenir une eau conforme à la réglementation sans que les substances chimiques utilisées pour la traiter ne portent atteinte à la santé des baigneurs et des personnels d’exploitation ? Tel est le dilemme permanent auquel se trouvent confrontés les exploitants des quelque 3500 piscines publiques qui accueillent chaque année en France près de 20 millions de baigneurs. Globalement, toutes les enquêtes menées par les autorités de contrôle comme l’Afsset constatent un taux de conformité satisfaisant de la qualité des eaux de piscines par rapport à la réglementation, notamment sur les paramètres microbiologiques.

Les problèmes concernent plutôt les

[Photo : AMI Codes-II CC de Swan détermine les agents de désinfection (chlore libre & chlore total résiduel) par méthode colorimétrique en continu (DIN EN ISO 7393-2 et ASTM 4500 Cl G). Tous les dispositifs de dosage des désinfectants et de contrôle du pH peuvent être connectés via les relais de dosage ou vers sorties analogiques 0/4-20 mA. Deux organes de dosage indépendants peuvent fonctionner simultanément.]

risques physico-chimiques dus aux oxydants utilisés aux fins de désinfection tels que les dérivés du chlore, du brome ou de l’ozone qui peuvent interagir avec les composés organiques azotés apportés par les baigneurs et former de nombreux sous-produits tels que du chloroforme ou certaines chloramines, notamment les trichloramines. Ces substances, produites par l’association du chlore et de solutions contenant de l’ammoniac (urée, sueur, salive, sécrétions rhino-pharyngées, squames), peuvent être très irritantes et présentent des effets sur la santé qui peuvent aller jusqu’à des troubles oculaires, cutanés ou respiratoires (asthme, bronchite chronique).

Pour l’exploitant confronté au problème de la désinfection des eaux de piscines, l’essentiel du problème consiste à choisir la solution technique qui permettra de respecter la réglementation tout en améliorant le confort des baigneurs et du personnel d’exploitation. En matière de désinfection, régulation et analyse sont à la base de tout équilibre entre l’obtention d’une bonne qualité microbiologique des eaux et la formation de composés indésirables.

Régulation et analyse assurent la bonne qualité microbiologique des eaux

L’eau de piscines doit répondre à des normes physiques, chimiques et microbiologiques très précises qui sont fonction de la surface et de la profondeur des bassins : + ou – 240 m² de surface, + ou – 1,5 m de profondeur. Il en va de même pour la nature et la durée des traitements mis en œuvre qui doivent rendre l’eau des bassins tout à la fois désinfectée et désinfectante. La réglementation impose par ailleurs un renouvellement important des eaux : au moins 30 litres par jour et par baigneur avec de l’eau potable. Dans la pratique, les exploitants dépassent fréquemment les 120 litres par baigneur pour respecter normes sanitaires. En plus de ce renouvellement « réglementaire », l’eau des bassins doit traverser toutes les quatre heures un filtre à sable qu’il faut ensuite laver. Enfin, particularité française, l’eau doit être intégralement vidangée et remplacée deux fois par an.

[Encart : Chlore : quelques éléments de terminologie Le chlore actif représente la forme active du chlore, celle qui est efficace vis-à-vis des bactéries, virus, parasites et algues. Il se compose des formes HClO (acide hypochloreux) et Cl₂ (chlore moléculaire dissous). Le chlore potentiel recouvre la forme ClO⁻, ou ion hypochlorite, susceptible de redevenir actif en libérant du chlore actif (acide hypochloreux) en fonction du pH de l’eau. Le chlore libre représente la somme du chlore actif et du chlore potentiel. Le chlore combiné regroupe les chloramines (NH₂Cl, NHCl₂, NCl₃) et les organochlorés (association de chlore avec la matière organique). Le chlore total représente l’ensemble du chlore libre et du chlore combiné.]

Grâce à ses propriétés et à son caractère rémanent, le chlore reste la plupart du temps à la base de la désinfection des eaux de piscines. Ajouté en aval des dispositifs de filtration sous forme d’acide hypochloreux (HClO) ou d’hypochlorite (OCl⁻), il élimine les microorganismes pathogènes présents dans l’eau. La réglementation impose d’ailleurs que la concentration en chlore libre actif soit comprise entre 0,4 et 1,4 mg Cl/l pour une eau non traitée aux dérivés de l’acide iso-cyanurique.

[Photo : Trichlor’air est un analyseur portable qui permet la mesure in situ des trichloramines de l’air, fruit de la coopération du Cifec avec le CEA, le CNRS et ETHERA. Une languette consommable est exposée quelques minutes à l’air par une pompe puis mesurée par colorimétrie sur un lecteur pour déterminer la concentration en ppb de trichloramines (NCl₃).]

Qualité de l’eau et de l’air : de nombreuses interactions

Les chlorées et ses dérivés sont les désinfectants les plus utilisés par les exploitants de piscines. Les réactions de ces composés chlorés avec les substances organiques azotées introduites par les baigneurs conduisent à la formation de chloramines. En présence d’un excès de chlore, celles-ci se décomposent en produits divers tels que des aldéhydes, des haloformes dont des trihalométhanes (chloroforme), de l’azote et des chloramines minérales simples. Il s’établit des réactions d’équilibre entre les produits chlorés pouvant se trouver dans l’eau et ceux susceptibles de se retrouver dans l’air. Les principaux dérivés minéraux du chlore sont la dichloramine (NHCl2) et la trichloramine ou trichlorure d’azote (NCl3).

C’est cette dernière qui se libère le plus facilement dans l’atmosphère du hall des bassins de piscines. Selon une étude menée par l’INRS, les concentrations en chloramines mesurées dans l’air ambiant des piscines seraient de 7 à 18 fois supérieures à celles du chlore, indiquant que ce sont les chloramines et non pas le chlore lui-même qui sont responsables de l’odeur typique des halls de piscines. Pour le moment, l’ANSES envisage d’intégrer le suivi des trichloramines et le respect de la valeur de 0,3 mg/m³ dans la prochaine réglementation piscines.

Que l’eau ait une teneur en chlore disponible au moins égale à 2 mg/l et une teneur en acide iso-cyanurique inférieure à 75 mg/l pour une eau traitée aux dérivés de l’acide iso-cyanurique. Dans tous les cas, la teneur en chlore combiné ne doit pas dépasser 0,6 mg Cl2/l. Une bonne maîtrise du taux de chloration est donc essentielle. En amont, elle s’obtient par la mise en œuvre de chloromètres éprouvés et dotés d’inverseurs automatiques (modèles Chloro+ avec inverseur pneumatiques ou électriques chez Cifec, Mas 205 chez Eurochlore, Chlotus 2600 chez Cir, de doseurs de chlore proposés par Arch Chemicals) et d’analyseurs régulateurs automatiques d’injection tels que l’analyseur AM10 de Cifec ou PCA 310-2 d’Hanna Instruments qui assurent un maintien du taux de chlore libre en sortie du bassin quels que soient la fréquentation, l’ensoleillement ou la quantité d’eau d’appoint. Au-delà, un régulateur automatique de pH, AM20 chez Cifec, AMI pH-redox de Swan ou Analyt 2E/3E chez Bayrol, permettra de s’assurer que les normes sont respectées et que la partie active du chlore libre, l’acide hypochloreux, reste prédominante.

En aval du traitement, elle s’obtient par la réalisation d’analyses qui, au-delà de l’aspect régulation, permettront d’assurer un équilibre entre une désinfection maîtrisée et la formation de sous-produits indésirables tels que les di ou tri-chloramines.

Ces analyses peuvent se faire ponctuellement via des trousses d’analyses ou mallettes très complètes fournies par Cifec, ou Macherey-Nagel ou encore via des analyseurs multiparamètres portables proposés par Hanna Instruments, Hach-Lange, Bamo Mesures, Aquacontrol ou Izitec.

[Encart : Macherey Nagel vient de présenter une nouvelle génération d’analyseurs de chlore, chlore combiné, pH, alcalinité et acide cyanurique dans les piscines. Cette nouvelle technologie permet d’offrir un système compact, étanche (certifié IP67) et fiable. À noter, puisque la précision de l’analyse est importante, que le PF-3 est le seul matériel de sa catégorie à proposer un test automatique à l’allumage garantissant son bon fonctionnement : absence de buée, de traces d’eau, de dysfonctionnement du système optique et vérification de l’état des batteries.]

Au-delà du contrôle ponctuel, l’analyseur en continu permet d’asservir la régulation et de procéder si nécessaire aux corrections qu’imposent les mesures. L’Afsset en souligne d’ailleurs l’importance dans son avis du 9 juin 2010 : « Dans le cas des piscines désinfectées par le chlore non stabilisé, afin de réduire les taux de sous-produits chlorés dans l’eau et dans l’air, une diminution du taux maximal de chlore est envisageable : si les règles d’hygiène sont rigoureusement appliquées et la surveillance de la qualité de l’eau est renforcée (installation de dispositifs d’enregistrement en continu et régulation automatique de la teneur en désinfectant et du pH), il semble possible d’appliquer les seuils proposés par la norme allemande (0,3-0,6 mg L-1) ». L’apport de l’analyse en continu est donc bien réel.

Pour la mesure en ligne du chlore total et du chlore combiné, il existe deux méthodes distinctes : ampérométrique et colorimétrique. Syclope Electronique a développé une gamme complète

[Photo : L’AMI Turbivel de Swan répond aux recommandations de l’Anses concernant la prochaine réglementation qui intégrera une mesure de la turbidité en continu pour le suivi de la qualité de l’eau.]

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[Photo: Bordas UVGermi intègre dans ces déchloraminateurs : UVDechio – (10 à 1000 m³/h) des lampes UV basse pression monochromatique à 254 nm. Parmi leurs atouts, une durée de vie garantie de 16000 heures, la plus faible consommation énergétique du marché et une maintenance réduite.]

d’équipement (Evasion®) permettant d’effectuer un contrôle en ligne des paramètres tels que la température, le pH et le chlore (libre, total et actif) sans oublier les chloramines. Afin d’optimiser les consommations de produits, Syclope a équipé sa gamme Evasion® d’une mesure de débit qui permet de compenser les dosages de produits chimiques (pH et les différents chlore) et propose également une mesure de la turbidité pour contrôler l’efficacité des filtres et prévenir tous risques d’accidents. Les régulateurs de la gamme Evasion peuvent fonctionner sur plusieurs bassins d’un même site (pas besoin d’un équipement par bassin). Cette gamme peut également être associée au nouvel outil de communication Mysyclope.com qui permet, depuis un PC ou un Smartphone, d’accéder aux régulateurs pour suivre en temps réel les équipements, les configurer, les programmer, faire la maintenance des bassins... etc.

Bamo Mesures a également développé une nouvelle gamme d’ensembles de mesure et de régulation dans les piscines, en chlore libre avec ou sans présence d’acide isocyanurique, chlore total, dioxyde de chlore et ozone. Les capteurs ampérométriques Bamo sont de type cellules ampérométriques fermées. Cette évolution de la technologie de la mesure avec cellule ouverte a été rendue possible par la mise au point de membranes suffisamment fines pour permettre la diffusion des molécules à analyser et suffisamment épaisses pour avoir une résistance mécanique appropriée. Ils sont disponibles avec des plages de mesure diversifiées. Leurs dimensions permettent leur adaptation aux équipements existants, dans les installations équivalentes. En association avec ces capteurs ampérométriques, Bamo a développé le contrôleur ampérométrique Bamophox 194 pour la mesure et la régulation des différents composés désinfectants mesurés par les capteurs ampérométriques Bamo. Le régulateur procure une souplesse d’utilisation par l’affectation des différents paramètres de régulation, de seuils et d’alarmes.

Aquacontrol propose de son côté un panneau de régulation chlore libre (mesure ampérométrique) et pH de la gamme Connect, avec contrôle à distance par modem GSM/GPRS, le modèle A-Pool System Connect PH-CL.

[Encart: Une solution de gestion globale des piscines publiques Réglementation, traitements efficaces, économies d’énergies, confort des baigneurs et du personnel, autant de problématiques auxquelles il faut répondre. La solution Archimède, développée par Syclope Électronique, répond aux problématiques rencontrées lors de l’exploitation des piscines publiques, qu’elles soient d’ordre énergétique, économique, technique ou encore de sécurité et de bien-être... Le plus de cette solution de gestion globale des piscines publiques est qu’elle est adaptée et adaptable à chaque piscine et complexe sportif. Pour cela, la solution Archimède gère de nombreux champs d’actions : - Le contrôle et la gestion de la qualité de l’eau : suivi et régulation en continu des paramètres physico-chimiques de l’eau ; - Le contrôle des accès : pour la fréquentation instantanée ; - La gestion optimisée des apports d’eau en fonction de la qualité de l’eau (exemple : taux de chloramines...) et/ou de la fréquentation ; - L’interprétation et la gestion de la qualité de l’air (optimisation du fonctionnement de la centrale de traitement d’air) ; - Le recyclage des eaux de lavages via l’ultrafiltration (réutilisation pour le lavage des filtres) ; - La gestion des énergies : gaz, électricité, air, eau, chimie (produits)... - Des solutions de communication à la carte : information en direct et de n’importe où via Mysyclope.com, envoi de SMS ou email en cas d’incident ou de dépassement de seuil d’alarmes... - La gestion multi-établissements situés aussi bien en France qu’à l’étranger ; - Une information permanente pour le personnel et les clients...]

[Photo: Les destructeurs de chloramines BIO-UV moyenne pression, installés sur plus de 700 bassins en France et 1600 dans le monde, permettent la réduction des 3 chloramines et présentent un coût d’exploitation faible puisqu’ils sont équipés d’une seule lampe.]

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[Photo : La gamme des déchlorinateurs UV de Siemens Water Technologies peut traiter des débits compris entre 10 et 1150 m³/h]

Chez Heito, Aquaduo mesure en parallèle le pH de l’eau et la teneur en désinfectant : chlore ou brome. Aquachlore assure de son côté un contrôle en continu du chlore actif, du pH et de la température avec la possibilité de brancher directement deux pompes doseuses pour la régulation du chlore et du pH.

L’AMI Codes II CC de Swan est un analyseur de chlore colorimétrique en ligne qui permet un contrôle automatique et continu du chlore libre, total et combiné avec sa dissociation : mono et di-chloramines. C’est donc un outil précieux pour maîtriser à la source le taux de chloramines en jouant sur les paramètres favorisant leur formation.

Mais d’autres exigences se profilent. « Dans les dernières recommandations de l’ANSES pour la rédaction de la prochaine réglementation piscine, la mesure de turbidité en continu sera demandée pour le suivi de la qualité de l’eau », souligne Guillaume Schneider, chef des ventes chez Swan. « L’AMI Turbiwell de Swan répondra à cette exigence. Le seuil proposé de fixer une limite de 0,3 FNU à la sortie de filtration nécessitera un analyseur performant pour permettre le suivi en continu. Cet indicateur sera très important pour juger de l’efficacité de la filtration. »

Ces analyses sont donc essentielles puisqu’elles permettent d’optimiser la désinfection au chlore en évitant la formation de sous-produits indésirables pour lesquels on ne dispose à l’heure actuelle que de peu de données toxicologiques. Le laboratoire Ianesco de Poitiers, en partenariat avec l’École nationale supérieure d’ingénieurs de Poitiers (voir article dans le n° 333 de L’Eau, l’Industrie, les Nuisances), a mis au point des conditions d’échantillonnage.

[Encart : La mesure du potentiel Redox ou mesure ampérométrique pour les eaux de piscine TMR fournit de nombreux équipements pour le dosage automatisé des désinfectants dans le cadre du traitement des eaux industrielles (TAR, chaudières, eaux potables, ECS, eaux de piscine…) par le réseau des traiteurs d’eaux et/ou fournisseurs de produits chimiques. La technique de régulation des désinfectants oxydants souvent mise en œuvre est la mesure de type ampérométrique qui peut se présenter sous différentes technologies. Contrôle des halogènes par mesure ampérométrique Une cellule de mesure du chlore ampérométrique par cellule fermée délivre un courant de dépolarisation entre une anode de référence (Ag/AgCl) et une cathode en or, courant directement proportionnel à sa concentration et migrant à travers la membrane semi-perméable en PTFE. La tension de polarisation entre les électrodes, ainsi que la qualité de la membrane, rend la migration sélective aux molécules d’acide hypochloreux HClO ou au bioxyde de chlore. Que le traitement désinfectant se fasse par de l’eau de Javel ou par chlore gazeux, le capteur restera identique (OCS140), sauf si nous sommes en contact d’une eau au pH relativement alcalin associée à une teneur en chlore faible ; dans ce cas, nous recommanderions un capteur à forte sensibilité (OCS141) avec une surface en or quatre fois supérieure au standard. Il suffit de procéder, après une prise d’échantillon, à une mesure colorimétrique au DPD n° 1 par spectromètre portable toutes les six semaines pour réétalonner le transmetteur en lui faisant afficher la valeur mesurée en mg/l de chlore libre. Pour une optimisation des implantations des électroniques, nous pouvons intégrer une fonction de mesure et régulation de pH, qui peut remplir deux fonctions simultanées : • compenser l’effet de la variation du pH sur le signal pour afficher une vraie valeur du chlore libre, quelle que soit la variation du pH entre 4 et 8,2, sachant que ce capteur est directement sensible au chlore actif (HClO) ; • délivrer des contacts secs pour piloter des pompes doseuses en mode Tout ou Rien, en mode PID en fréquence ou en durée variable. Un changement de l’électrolyte, participant chimiquement à la réaction électrochimique, tous les six mois est suffisant. Le changement de membrane aura lieu tous les un ou deux ans selon la teneur en fer ou manganèse présentes dans l’eau. Capteurs de nouvelle génération avec électroniques communicantes (gamme pH de 4 à 12) Il existe des capteurs à membrane aptes à travailler dans un spectre d’application, de pH et de produits oxydants beaucoup plus larges. Ces capteurs fonctionnent selon le même principe que celui décrit précédemment, mais la construction interne va différer selon la nature des oxydants à mesurer (notamment en présence de stabilisants ou de produits à base de dichloroisocyanurates de sodium ou de potassium) et par la nature de l’électrolyte interne. Les produits chimiques pouvant être suivis sont le chlore gazeux, l’hypochlorite de sodium, le chlore généré par électrolyse, l’acide dichloroisocyanurique, ou les oxydants associés à l’acide cyanurique. Le transmetteur-régulateur de type Webmaster peut accepter jusqu’à 4 capteurs (pH, cellule de mesure de chlore, potentiel Redox…), recevoir une carte à 8 entrées analogiques 4-20 mA (débit, pression, niveau dans les bacs…), 8 entrées Tout ou Rien, avec 8 relais de commande et 4 sorties analogiques (de recopie ou de régulation) et être mis en réseau sur internet en mode TCP/IP par prise RJ45 (par protocole de communication MODBUS TCP/IP) pour recevoir de façon régulière des données (Excel) ou des alarmes sur ordinateurs à distance, ou des messages SMS sur des appareils fixes ou portables. Contrôle des halogènes par mesures Redox Le potentiel Redox est une fonction Nernstienne de la concentration en oxydant dont la valeur est un paramètre fondamental couramment utilisé comme élément d’autosurveillance de la mesure ampérométrique, avec contrôle des valeurs Redox comprises entre une valeur minimale et une valeur maximale. Les qualités du capteur et de l’électronique sont essentielles pour pouvoir donner le crédit attendu à cette mesure. En effet, la concentration en ce milieu est telle qu’une éventuelle dérive de la mesure par les potentiels parasites (charges statiques, vitesse des fluides en ligne…) peut générer des potentiels en mV supérieurs aux potentiels délivrés par une forte variation de la concentration en oxydants. Nous sommes souvent en présence d’eaux ayant des concentrations importantes, qui font que nous sommes situés dans la zone de la pente à variation relativement faible (monotone croissante). En réalité, cette technique, économique, donne une information intéressante en auto-surveillance quand les conditions générales sont constantes comme nous l’observons en général avec les eaux de piscine. Pour respecter les règles fondamentales d’implantation des capteurs, la société TMR réalise les panoplies de mesure pour assurer un « plug and play » technique garantissant également une installation rapide. TMR saura vous orienter dans le choix des équipements pour la mesure, la régulation et le dosage pour automatiser le traitement des eaux de piscine selon les réactifs mis en jeu, les conditions de service et les objectifs technico-économiques. François Charrier, TMR]

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[Photo : Grâce à sa forte capacité d’oxydation et à son cycle de vie très court, l'ozone est bien adapté au traitement des eaux de piscine. Seule limite, mais qui a son importance, l'absence de rémanence qui nécessite une association de cet oxydant avec le chlore.]

Ionage et des méthodes analytiques afin d'identifier et de doser les sous-produits formés par réaction entre le chlore et la pollution apportée par les baigneurs.

Différentes études menées conjointement ont permis au Laboratoire Ianesco d’acquérir une bonne maîtrise du dosage en routine de nombreux sous-produits de chloration (trihalométhanes, hydrate de chloral, acides haloacétiques, haloacétonitriles, chloropicrine...).

Par ailleurs, le Laboratoire a participé à des études concernant l’influence de la déchloration UV sur la qualité de l'eau et de l'air de piscines couvertes. Son expérience dans ce domaine lui permet de faire des dosages de THM et de chloramines dans l'air de ces établissements.

Car la diminution des concentrations en sous-produits de la chloration peut aussi être envisagée par une modification des filières de traitement mises en œuvre.

L’utilisation de procédés efficaces de transfert gaz/liquide comme par exemple les colonnes de stripping permet d’éliminer les composés volatils. D’autres procédés, comme par exemple la déchloration, sont également utilisés.

[Encart : Quand la technologie industrielle se met au service des piscines privées La qualité du traitement des eaux de piscines ne concerne pas seulement les bassins publics. Les bassins privés sont confrontés aux mêmes problèmes, puisque de plus en plus de piscines sont couvertes et chauffées à haute température. Bien que les risques d’infection soient moins importants qu’en piscine publique, les bassins étant plus petits et fréquentés par un moins grand nombre de personnes, les piscines privées sont elles-aussi exposées à certaines problématiques, dont celle des chloramines, la durée de la fréquentation de ces bassins étant souvent bien plus importante. Fort d'une technologie de pointe dans le traitement des eaux par ultraviolets, la Société RER propose sa gamme Industrie FTA et FZI pour le traitement des eaux de piscines privées et SPAS. 2500 bassins sont d’ores et déjà équipés. Ces gammes sont constituées de systèmes mono et multilampes dernières générations « basse pression amalgame » bénéficiant d’un rendement constant tout au long de la durée de vie de la lampe, avec des débits allant de 10 à 1000 m³/h, pouvant ainsi s'adapter à tous types de bassins. Le principe de fonctionnement de ces unités est simple : en sortie de filtration, la totalité du flux d'eau de la piscine est dirigée vers le bactéricide. L’unité génère des rayons UVc dans la chambre de traitement, détruisant ainsi les bactéries, virus, champignons et algues sans modifier les critères physico-chimiques et sans générer de sous-produits dangereux pour la santé. Le procédé permet d’améliorer l’air ambiant et le confort de baignade (destruction des chloramines) tout en permettant une réduction de plus de 30 % du chlore actif dans le bassin et une réduction des apports d'eau journaliers. L'investissement est rapidement amorti par les économies d’eau et de produits chimiques.]

[Encart : La qualité de l’eau et le circuit de recyclage Si les débits de recyclage sont normalisés, la réglementation française ne détaille pas les règles de dimensionnement de ces installations. Parfois négligés, la circulation dans le(s) bassin(s) et la filtration sont pourtant au cœur du traitement de l'eau. Le décret n° 81.324 du 7 avril 1981 et les arrêtés établis pour les piscines collectives définissent les débits de recyclage pour chaque type de bassin et le principe de circulation (reprise de 50 % d'eau par la surface). L'expérience montre que le respect de ces règles permet d'obtenir une bonne qualité d'eau dans toutes les circonstances. Le recyclage ne se substitue évidemment pas à la désinfection. Les deux systèmes étant intimement liés, l'origine d’une mauvaise qualité d'eau n'est pas toujours facile à déterminer et les causes sont parfois indirectes. Un souci de qualité chimique de l'eau peut provenir d'une mauvaise circulation/filtration. Un problème visible de filtration peut être dû à une désinfection défaillante (ex. colmatage trop rapide). Si, comme souvent, les causes sont multiples, les exploitants se retrouvent confrontés à des problèmes récurrents et vont se trouver démunis, vis-à-vis de l'offre pléthorique des systèmes susceptibles d'améliorer la qualité de l'eau. Établir un bilan hydraulique de son installation est facile à réaliser, et permet d'identifier les défauts de son installation. Pour commencer, il faut se référer à la réglementation pour calculer les débits de recyclages nominaux : - Diviser le volume de chaque bassin par le temps de référence pour obtenir le débit nominal. - Séparer les bassins ayant une profondeur inférieure et supérieure à 1,5 mètre en deux volumes, calculer les débits de référence pour chaque volume (3h30 et 4h), ajouter les débits pour obtenir le débit nominal du bassin. - Comparer ensuite ces débits nominaux avec les débits réels sur site. - Des débitmètres sont requis par la réglementation, il faut vérifier leur étalonnage. - Vérifier la cohérence des courbes des pompes avec le débit, les pressions. - Vérifier les sections de tuyauteries, les vitesses dans les tuyauteries ne doivent pas dépasser 1,5 m/s pour les tuyauteries en charge ; cette règle ne s'applique pas pour les tuyauteries d'écoulement entre les goulottes et le bac tampon. Pour la filtration dans le(s) filtre(s) : - Diviser le débit par la surface du filtre : V = Q / S. - La surface d'un filtre à sable est sa section : (rayon du filtre)² × π. - La surface d'un filtre à diatomées est la somme des surfaces des éléments filtrants sur toile. Les vitesses requises sont idéalement 25 m/h pour les filtres à sable (maxi 30 m/h), 5 m/h sur toile pour les filtres à diatomées. La vitesse nominale des filtres à diatomées est beaucoup plus faible, car la terre de diatomées a un seuil de coupure de près de 1 µm contre environ 30-40 µm pour un filtre à sable. La filtration étant plus fine, il faut développer plus de surface pour un débit nominal donné. Le filtre à diatomées reste pourtant bien moins encombrant à débit identique, car il est possible de développer la surface des éléments filtrants sur le volume de la cuve et non sur sa section. Plus la filtration de l'eau sera efficace, plus le traitement chimique de l'eau sera facile, en abaissant les consommations de désinfectant. À ce titre, la filtration sur terre de diatomées apporte un gain non négligeable par sa finesse de filtration. Ce type de bilan permet de vérifier pour chaque installation la cohérence entre le volume des bassins et les équipements de recyclage de l'eau. Il n'est pas toujours possible, notamment pour les installations anciennes, de reprendre des réseaux enterrés ou de refaire un local technique pour des raisons de budget et/ou d'encombrement. Il reste pourtant important de connaître les défauts de son installation afin de prendre les décisions d’investissement et de maintenance adaptés. Pour des travaux neufs ou de réhabilitation, faire appel à un bureau d’étude spécialisé dans les piscines collectives s'avère judicieux. La définition d'un cahier des charges précis garantira à l’exploitant un dimensionnement cohérent de ses installations. Par ailleurs, favoriser, lors de l’ouverture des offres, le mieux-disant plutôt que le moins-disant, reviendra peut-être plus cher en investissement, mais l'exploitant sera à terme bénéficiaire en limitant ses coûts de maintenance et d'exploitation. Georges Fournier, Filtres Fourier]

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[Photo : Abiotec, spécialiste depuis plus de 25 ans dans le traitement UV, propose des déchloraminateurs UV compacts, faciles à installer en ligne, équipés de lampes moyenne pression. Ainsi, la piscine de Créteil a fait récemment le choix de ces lampes moyenne pression dont le spectre large permet la destruction efficace des mono, di et trichloramines.]

UV : de plus en plus utilisés

La réglementation imposant de ne pas dépasser les 0,6 mg/l en chloramines dans l'eau, beaucoup d’exploitants étaient, jusqu'à un passé récent, tentés de respecter ce seuil par simple renouvellement de l'eau. Mais le renchérissement des coûts de l’énergie et donc du prix du mètre cube d'eau chauffé et traité a rendu cette solution coûteuse en plus d’être peu écologique. D’où l'intérêt suscité par les déchloraminateurs qui permettent d’abaisser le taux de chloramines de 40 à 80 % en plaçant un générateur UV sur le circuit de recirculation après la filtration mais avant la chloration pour que les chloramines soient détruites sous l’effet du rayonnement. Un temps suspectés de favoriser la formation de THM (trihalométhanes), les déchloraminateurs ont fait leurs preuves dans de nombreuses piscines. L’ARS Île-de-France fait état d'une vingtaine de piscines équipées de déchloraminateurs en 2011. Leur usage est toutefois soumis à certaines contraintes : le déchloraminateur doit être agréé, son installation ne doit pas entraîner de réduction des apports d’eau neuve et doit entraîner un maintien, voire une augmentation, du renouvellement de l'air par rapport à celui existant avant l’utilisation des rayonnements UV. Enfin, des analyses complémentaires doivent être effectuées : dans l'eau, par bassin et mensuellement : COT, chlorures, THM et dans l’air deux fois par an : trichlorure d’azote et THM. Au total, il est obligatoire de respecter la valeur de 100 µg/l recommandée par l’OMS pour les teneurs en THM dans l’eau des bassins. L’ANSES préconise également le suivi des trichloramines dans l’air et le respect de la valeur limite de 0,3 mg/m³. Le marché des déchloraminateurs repose sur les technologies basse ou moyenne pression.

Bordas UVGermi intègre dans ses déchloraminateurs « UVDechlo » (10 à 1000 m³/h) des lampes UV basse pression monochromatique à 254 nm. Parmi leurs atouts, « une durée de vie garantie de 16 000 heures, la plus faible consommation énergétique du marché et une maintenance réduite. Le choix de la technologie basse pression a longtemps été décrié. Mais elle est maintenant plébiscitée par les bureaux d’étude fluide et les exploitants. Ils apprécient la maîtrise des coûts d'exploitation et la simplicité de mise en œuvre. Les données scientifiques ont clairement montré l'efficacité des lampes basse pression sur l'ensemble des 3 chloramines avec une action prédominante sur la trichloramine. De plus, notre expérience sur plus de 500 bassins nous permet maintenant de garantir un taux de chloramine inférieur à 0,2 mg/l dans 100 % des cas » explique-t-on chez Bordas UVGermi qui revendique l'installation de plus de 400 systèmes en France. Abiotec, Bio-UV, Siemens Wallace et Tiernan, RER et Cifec ont quant à eux fait le choix de la moyenne pression, aujourd’hui équipée de régulation de puissance et capteur UV, les radiations émises couvrant un spectre polychromatique plus large qui permet de détruire les 3 types de chloramines. La puissance des lampes permet plus de compacité et un temps de contact plus court permettant de traiter des volumes importants.

Cifec a équipé, par exemple, le plus grand centre aquatique de France comprenant 13 bassins et situé dans l’Ain à Neydens près de la frontière suisse. Bio-UV a équipé en destructeurs de chloramines le Centre Aquatique Peterland de Saint-Pétersbourg en Russie. L’entreprise revendique plus de 700 installations en France dont Paris, Montpellier.

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[Encart : Traiter les causes plutôt que les symptômes Bien que l'installation de déchloraminateurs UV soit un moyen efficace de diminuer un taux excessif de chloramines, il est aussi possible de rechercher les causes du problème. En effet, les chloramines sont un des sous-produits de l’attaque de la matière organique (relarguée par les baigneurs) par le chlore et c'est le rôle de la filtration de la capter et de la rejeter efficacement afin d’éviter la formation de chloramines. Si les conditions suivantes sont réunies, il n'y a aucune raison que le taux de chloramines dépasse la norme fixée par l’ARS : - Hydraulique à vitesse de filtration < 22 m/h et vitesse de contrelavage > 55 m/h (pour sable), > 45 m/h pour l’AFM. - Média filtrant à filtration fine sans colmatage bactérien grâce au verre activé et bio-réfractaire AFM (voir www.oceanaqua.fr pour information). - Chimiques à alcalinité > 80 mg/l, dureté > 200 mg/l et chlore actif < 0,8 mg/l. Ainsi, dans une installation déficiente, il est possible d'avoir une eau très sale mais avec un taux de chloramines bas ! Le recours au déchloraminateur en cas de montée du taux de chloramines n’est donc une solution que lorsqu’il n'y a aucune possibilité d’optimiser le système de filtration en lui-même (manque d’espace...), ce qui reste plutôt rare.]

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[Photo : L'Eau Pure a également acquis une compétence forte dans ce domaine, tant dans le cadre de la création d’espaces aquatiques que de la réhabilitation d’installations obsolètes. Parmi ses réalisations, la mise en place d'un traitement à l’ozone sur la piscine olympique de Dijon.]

Lille et Toulouse et plus de 1 600 dans le monde. La gamme des déchloraminateurs UV de Siemens Water Technologies peut traiter des débits compris entre 10 et 1 150 m³/h.

À la fois bon marché et efficace — on peut espérer une baisse de 30 à 80 % du taux de chloramines — la solution UV équipe un nombre croissant de centres nautiques dont les derniers en date sont Laon, Rive de Gier, Saint-Lô, Beaune, Garges-lès-Gonesse, etc.

D’autres procédés peuvent compléter la solution UV. C’est par exemple le cas des systèmes de déchloramination par extraction. Cifec a ainsi installé sur une piscine de la banlieue de Rennes un système baptisé Trichlor’Stop d’extraction des trichloramines et THM basé sur la technologie brevetée par le professeur Seux de l’École Nationale de Santé de Rennes. Ce système permet d’extraire les trichloramines sur la base d’un coût énergétique assez faible. Dans cet exemple, il a été installé en complément d’un déchloraminateur UV qui, sous-dimensionné, ne permettait pas d’atteindre un taux de chloramines suffisamment faible. Ainsi, l’usage du déchloraminateur UV est maintenant réservé aux périodes de forte fréquentation, simultanément au système Trichlor’Stop qui, lui, fonctionne en permanence.

Mais ces outils ne suppriment pas à la source les

[Encart : Traitement des eaux de piscine : une approche originale Une approche originale est celle de la société ISB Water qui propose un système intégré installé sur les lignes d’alimentation du bac tampon. Ce système comporte en particulier un réacteur hydrodynamique, un système de dégazage situé immédiatement en aval du réacteur et le remplacement du média des filtres existants. Ce dernier permet une amélioration du rendement de séparation d’un facteur 100 (microfiltration) grâce à un seuil de coupure de 35 microns et à la coagulation physico-chimique du réacteur ISB Water sans modification des installations. La pertinence de cette solution consiste à agir directement sur les chloramines mais aussi sur la matière organique avec des appoints d'eau systématiquement ramenés à 30 litres/baigneur/jour. Le réacteur hydrodynamique d'ISB Water permet de faire apparaître de manière maîtrisée des phénomènes de cavitation au sein de la ligne d'eau. La cavitation est un phénomène bien connu et qui est généralement redouté parce qu’il modifie la structure et les propriétés des écoulements des liquides. Au cours de la dislocation des bulles de cavitation, de très hautes pressions et des températures locales très élevées sont atteintes. La littérature spécialisée parle de températures voisines de 5 000 °C et de pressions de l’ordre de 500 kg/cm². Les énergies mécaniques et thermodynamiques disponibles au niveau microscopique sont ainsi largement supérieures à celles générées par les systèmes fonctionnant par diffusion de rayonnements lumineux. Ces températures très élevées et les très hautes pressions qui règnent localement autour de la bulle qui implose peuvent activer de manière très importante l’avancement de diverses réactions physiques ou chimiques, telles que celles dans la phase gazeuse à l’intérieur de la bulle ou celles dans la phase liquide au voisinage de la bulle. Les réactions intenses qui se produisent à la périphérie de la bulle au moment de son implosion permettent d'une part la formation de certains radicaux chimiques libres, tels que les hydroxyles OH•, qui sont de puissants oxydants et dont la présence contribue à la destruction des matières organiques. Ces réactions permettent aussi la transformation accélérée de diverses formes de chloramines telles que la MCA (mono-chloramine) et la DCA (dichloramine) en TCA (tri-chloramine), qui pourront facilement être extraites par le dégazeur placé en aval du réacteur ISB Water avant que ces gaz ainsi séparés ne se dissolvent à nouveau dans le liquide. De ce fait, et grâce à la recirculation continue de l’eau de baignade, les concentrations en gaz dissous présentes dans le liquide seront rapidement réduites jusqu'à atteindre des valeurs très basses (0,4 à 0,3 mg/l), en diminuant leurs pouvoirs de nuisance sur le personnel et améliorant grandement le confort des baigneurs. Cette solution a par ailleurs pour avantage de protéger l’ensemble des équipements (échangeurs, liners, pompes, vannes...) de l’entartrage et de la corrosion.]

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[Encart : ProMinent a développé un ensemble « OzonePack » destiné aussi bien aux piscines municipales existantes que neuves. Cet ensemble compact qui se compose d’une cuve de contact et d’un étage de dé-ozonation par charbon actif s’intègre facilement à la sortie des filtres à sable et cela sans modifier le circuit hydraulique en place.]

Chloramines. Pour s’affranchir complètement de ce problème auquel le grand public se montre de plus en plus sensible, il faut opter pour un oxydant plus puissant mais aussi plus complexe à mettre en œuvre : l’ozone.

Un oxydant plus complexe à mettre en œuvre : l’ozone

Grâce à sa forte capacité d’oxydation et à son cycle de vie très court, l’ozone est bien adapté au traitement des eaux de piscine. Seule limite, mais qui a son importance, l’absence de rémanence qui nécessite une association de cet oxydant avec le chlore. Mais l’un des intérêts de l’ozone est que la teneur en chlore libre dans le bassin pourra être fixée à une teneur faible, autour de 0,7 mg/l. Autre limite qui a pesé sur son développement, la complexité de sa mise en œuvre qui a fait de cette option une solution jugée coûteuse et donc réservée aux projets d’envergure. Il est cependant possible de mettre en place un procédé d’ozonation partielle qui permet de traiter entre 35 et 50 % du débit d’eau filtrée et donc d’installer ce procédé dans des piscines existantes. Mais sous la pression du public plus sensible à un air de qualité, les mentalités ont évolué et les avantages de l’ozonisation ont fini par doper le procédé qui concerne aujourd’hui près d’un nouveau projet sur deux. Parmi ces avantages : l’oxydation des matières organiques et inorganiques sans formation de sous-produits indésirables, l’absence d’odeurs liées à la présence de chloramines, l’amélioration des capacités de filtration et de coagulation qui réduisent l’utilisation de coagulants et le nombre de rinçages des filtres, une consommation d’eau traitée et chauffée substantiellement diminuée grâce à l’amélioration de la qualité d’eau sans oublier l’élimination de pathogènes résistants au chlore qui ne peuvent se multiplier dans une eau traitée à l’ozone.

L’ozonisation de l’eau nécessite un réel savoir-faire bien maîtrisé par des sociétés spécialisées telles que Cillit, ProMinent, Ozonex ou des ensembliers du traitement de l’eau comme Ozonia, L’Eau Pure ou encore Xylem. Elle doit être effectuée en dehors des bassins. À l’arrivée dans les bassins, l’eau ne doit plus contenir d’ozone. Entre le point d’injection de l’ozone et le dispositif de désozonisation, l’eau doit, pendant au moins quatre minutes, contenir un taux résiduel minimal de 0,4 milligramme par litre d’ozone.

Après désozonisation, une adjonction d’un autre désinfectant autorisé compatible doit également être effectuée.

Cillit, filiale du groupe BWT, cumule un nombre important de références en la matière, même si son expertise s’étend également aux autres solutions de traitements. Parmi celles-ci, le complexe aquatique Odyssée à Chartres (voir EIN n° 333), le centre nautique « La Vague » de Soisy-sous-Montmorency ou encore la piscine de la Faisanderie de Fontainebleau.

L’Eau Pure a également acquis une compétence forte dans ce domaine tant dans le cadre de la création d’espaces aquatiques que de la réhabilitation d’installations obsolètes. Parmi ses réalisations, la mise en place d’un traitement à l’ozone au centre nautique Arc en Ciel de Kaysersberg, la réhabilitation du traitement des eaux du centre aquatique d’Athis-Mons ou encore la mise en place d’un traitement à l’ozone sur la piscine olympique de Dijon.

ProMinent a également développé un ensemble « Ozone-Pack » qui est destiné aussi bien aux piscines municipales existantes que neuves. Cet ensemble compact qui se compose d’une cuve de contact et d’un étage de désozonation par charbon actif s’intègre facilement à la sortie des filtres à sable et cela sans modifier le circuit hydraulique en place. La post-ozonation partielle a démontré son efficacité dans de nombreux projets réalisés à l’exemple de la piscine de Mutzig (67) ou la piscine de Gérardmer (88). Avantage de ces packs : une plus grande simplicité d’installation qui contribue à réduire le surcoût de la filière. Surcoût qui, de l’avis général, doit être relativisé. Car si l’investissement est indéniablement plus élevé, les gains d’exploitation liés aux économies d’eau chauffée et traitée qu’il n’est pas nécessaire de renouveler (5 € HT/m³ par baigneur et par jour) le compensent rapidement….

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