Du nouveau en matière de filtration des eaux de piscine

15 juillet 2019 Paru dans le N°423 à la page 99 ( mots)

Rédigé par : Pierre FOURNIER de SAPAC et fabiano RODRIGUES de SAINT GOBAIN

Avec Crystar® FT et son intégration en aspiration ou en pression, Saint-Gobain et Hervé Thermique proposent aux exploitants de piscine un système de filtration performant qui permet de diminuer leurs coûts opérationnels, tout en réduisant l’impact environnemental (consommation d’eau, d’énergie et de produits chimiques) et les risques pour la santé des baigneurs.

Avec la technologie de microfiltration Crystar® FT, Saint-Gobain a récemment développé une solution qui améliore la qualité de l’eau des piscines, garantit la sécurité des baigneurs et amplifie leur sensation de confort, tout en apportant une réponse au défi de réduction de consommation d’eau et d’énergie dans les grands centres aquatiques.

Fruit de plusieurs années de recherche menées en France et en Allemagne, la membrane Crystar® est composée de carbure de silicium recristallisé, une céramique spéciale possédant une perméabilité à l’eau élevée et de bonnes résistances chimique et à l’abrasion. Résultat : des membranes de filtration durables et économes en énergie et en eau, ainsi qu’une performance de filtration stable et robuste.

Figure 1 : Le monolithe Crystar® FT, à géométrie nid d’abeille, intègre des canaux bouchés de façon alternée.

Très compactes, ces membranes se présentent sous forme de monolithe de 1.000 x 149 x 149 mm avec une géométrie en nid d’abeille, ce qui leur permet de développer une surface de filtration de 11 m² par membrane (figure 1). Le principe de filtration est illustré dans la figure 2. La structure en nid d’abeille possède des canaux bouchés de manière alternée entre les faces d’entrée et de sortie de l’élément filtrant. L’eau qui pénètre dans la structure par les canaux ouverts à l’entrée est alors forcée à traverser des parois poreuses de moins de 1 mm d’épaisseur jusqu’aux canaux de sortie.

Figure 2 : Principe de filtration de la technologie Crystar® FT.

La forte porosité ouverte des parois associée à la faible taille de pores de sa microstructure confère au média filtrant un compromis unique entre finesse de filtration et pression d’opération. A titre d’exemple, un élément filtrant Crystar® HiFlo présente une capacité de filtration de 10 à 15 m³/h, avec une pression différentielle moyenne d’opération entre 0,15 et 0,25 bar seulement. Il en résulte une réduction conséquente de la consommation énergétique de la pompe de circulation, jusqu’à -50 % par rapport à des filtres à sable.

Cette configuration particulière en nid d’abeille permet également la réalisation de contre-lavages courts et peu consommateurs d’eau (figure 3). En effet, seulement 60 litres injectés à une pression de 2 bar pendant 3 à 5 secondes suffisent à laver un élément filtrant. Les contre-lavages sont réalisés automatiquement entre 3 et 6 fois par jour. Cette fréquence relativement élevée ne pénalise en rien la consommation d’eau, compte tenu de la faible quantité d’eau nécessaire à l’opération, souvent couplée à un contre-lavage à l’air.

Figure 3 : Réalisation d’un contre-lavage sur l’élément filtrant

Ces contre-lavages rapprochés offrent un bénéfice supplémentaire. Ils permettent l’élimination rapide de la matière organique retenue par la membrane de microfiltration, réduisant ainsi son temps de contact avec le chlore libre. Il en résulte une formation moindre de chloramines et par conséquent une eau moins irritante pour la peau et les yeux, et moins propice au développement de maladies respiratoires pour les personnes fréquemment exposées à l’environnement d’une piscine d’intérieur notamment.

Autre bénéfice phare des membranes Crystar® : une qualité d’eau irréprochable. Un atout particulièrement recherché en piscine collective, terrain de prédilection pour le développement des microbes. Grâce à une microstructure fine et bien maîtrisée lors du procédé de fabrication, ainsi qu’à des vitesses de filtration très faibles de l’ordre de 1 m/h, les membranes Crystar® HiFlo présentent une efficacité de rétention de 99,996 % pour le Cryptospridium Parvum1, protozoaire résistant au chlore, et de 99,96 % pour la Légionnelle Adelaidensis2. Cette barrière physique contribue ainsi à une désinfection de l’eau plus efficace et à une sécurité accrue pour les baigneurs.

La mise en œuvre des membranes Crystar® FT peut se faire en mode aspiration ou pression (figure 4). Elle nécessite une bonne maîtrise des spécificités opérationnelles de cette technologie et de la programmation du système de filtration, afin d’atteindre une performance optimale. La toute première installation a été réalisée en Allemagne en 2012. Après quelques années de mise au point de la technologie, les membranes Crystar® FT ont été lancées commercialement en 2016.

En France, la commune d’Annecy a été la première à adopter cette solution de filtration, combinée à une lampe UV basse pression et un traitement de désinfection à l’hypochlorite de calcium. Elle équipe un bassin ludique et un bassin d’apprentissage, en opération depuis août 2017. La conception et l’installation du système de filtration ont été réalisées par la société Hervé Thermique.

Hervé Thermique est intervenant multi techniques dans le bâtiment. Fort d’une expérience de 25 ans dans la construction et exploitation technique de centres aquatiques (travaux et maintenance), Hervé Thermique a développé un système de filtration unique.

Figure 4 : Systèmes de filtration Hervé Thermique. A gauche, configuration en mode aspiration de capacité 120 m3/h et à droite en mode pression de capacité 230 m3/h

Le système de filtration par aspiration se compose d’une cuve en PPP équipée d’un plancher où se situent les membranes Crystar®. Cette cuve en PPP ne présente aucun risque de corrosion lié à la présence de chlore et est donc garantie anti-corrosion, sans maintenance particulière. Un ensemble de vannes papillons motorisées et de sondes entièrement géré par un automate, permet de réaliser l’ensemble de la filtration, des contre-lavages (air et eau) et des lavages chimiques. L’intervention humaine est simplement limitée à un contrôle des équipements dans le cadre de la maintenance technique classique. Il n’y a pas de remplacement de masse filtrante (sable, perlite ou diatomée), aucune manipulation de produit extrêmement volatile (perlite ou diatomée). Le design des filtres permet un encombrement réduit, limitant les surfaces au sol des locaux techniques.

Le système de filtration par pression se compose de plusieurs compartiments en PVC Transparent, chacun équipé d’une membrane Crystar®. Le contrôle visuel de la membrane céramique est donc permanent. Tout comme le système par aspiration, les compartiments sont garantis anti-corrosion, du fait des choix de matériaux plastiques et l’ensemble de l’installation est automatisée via les vannes motorisées et les sondes. Cette solution en pression permet de limiter les coûts d’installation (une seule pompe de filtration nécessaire, comme pour une filtration à sable).

L’ensemble de ces systèmes de filtration automatisée est relié à une base de données accessible à distance, permettant à Hervé Thermique et Saint-Gobain, un suivi en temps réel des installations, site par site.

Sur le site d’Annecy, après quelques ajustements techniques nécessaires pour adapter les procédures de lavage à la forte charge du bassin ludique notamment (350 à 550 personnes par jour pour un volume d’eau de 180 m3), le retour d’expérience est éloquent. Les systèmes de filtration fonctionnent à une pression différentielle moyenne de 0,12 bar et la consommation d’eau de contre-lavage est inférieure à 20 litres/baigneur. La qualité de l’eau est excellente, avec une teneur en chloramines entre 0,15 et 0,20 ppm, malgré l’utilisation soutenue du bassin et le faible renouvellement d’eau.

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