Installation UV pour la réduction du taux de chloramine Essai pilote

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Installation UV pour la réduction du taux de chloramine
Essai pilote dans la piscine couverte de Langnau am Albis
Depuis quelques années déjà il est possible d’acquérir des installations de traitement d’eau de piscines utilisant des rayons
ultraviolets et venant à bout des sousproduits non désirés : la chloramine (chlore
combiné).
Jusqu’à aujourd’hui, il n’existait cependant
pas d’études ni de travaux de référence
traitant de l’élimination de ces produits en
tenant compte des conditions rencontrées
en Suisse. Pour cette raison, une installation UV a été insérée dans le système de
traitement d’eau existant de la piscine couverte de Langnau am Albis et testée dans
des conditions d’exploitation réelles. Les
résultats obtenus lors de cet essai grandeur nature sont encourageants: le chlore
combiné a pu être maintenu largement
sous la valeur de référence même lors de
très forte affluence de visiteurs, tout en
pouvant réduire de moitié l’apport d’eau
fraîche. L’essai pilote a été réalisé par le
bureau d’ingénieurs Gebr. Hunziker AG de
Winterthur, spécialisé dans les techniques
de traitement d’eau de piscines.
Elimination de la chloramine à l’aide de
lampes UV
La désinfection de l’eau des piscines publiques est normalement réalisée à l’aide
d’adjonction de chlore actif libre. Le chlore
libre élimine les germes pathogènes mais
génère des sous-produits non désirés par
oxydation incomplète des matières organiques. Le sous-produit le plus fréquent est la
chloramine, respectivement du chlore combiné, une combinaison chimique de chlore,
d’azote et d’hydrogène pouvant résulter de
la décomposition d’urée ou de résidus de
peau. La chloramine irrite les muqueuses,
produit une odeur typique aux piscines
couvertes et gratifie les baigneurs d’yeux
rouges et brûlants. Le taux de chloramine
est constamment surveillé et ne devrait pas
dépasser la valeur de référence 0.2 mg/l
fixée par la norme SIA 385/1.
Avec les installations UV utilisées pour la
désinfection de systèmes d’alimentation
d’eau il s’est avéré que les rayons UV sont
en mesure d’éliminer la chloramine par un
processus photochimique. Les expériences
faites dans des piscines couvertes en Allemagne confirment cette élimination de la
chloramine.
La piscine couverte de Langnau am
Albis
Cette piscine, construite en 1976, se trouve
dans le canton de Zürich et comprend un
bassin pour nageurs et un bassin pour nonnageurs d’une contenance totale d’environ
3
700 m . Son eau circule en circuit fermé à
travers les deux bassins et passe à travers
un filtre à diatomées. Sa désinfection est
réalisée à partir d’hypochlorite de sodium
type IIB selon la norme SIA 385/1.
Les jours d’affluence de fortes concentrations de chlore combiné peuvent être trouvées, avoisinant quelque fois la valeur limite
tolérée de 0,3 mg/l. L’adjonction de charbon
actif en poudre était en mesure de diminuer
un peu cette concentration sans néanmoins
résoudre le problème. Même un contrelavage du filtre plus poussé et un remplacement des diatomées ne conduisirent pas au
résultat escompté. Seule une augmentation
importante de l’apport d’eau fraîche amena
une amélioration de la situation.
Dans le cadre d’un essai la piscine couverte
de Langnau a été équipée en août 2004
d’une installation de désinfection d’eau aux
ultraviolet utilisant deux lampes à moyenne
pression de 2 kW chacune en lieu et place
du charbon actif. Cet équipement a été placé
directement dans le flux principal en aval des
pompes de circulation mais avant la séparation des flux pour les bassins nageurs et
non-nageurs (voir la figure 1). L’eau passant en premier dans le filtre possède une
turbidité minimale, ce qui permet une pénétration optimale des rayons UV.
Déroulement de l’essai
Lors d’un essai continu d’environ quatre
mois l’installation de désinfection aux UV a
fonctionné sous différents régimes de puissance et avec un appart d’eau fraîche plus
ou moins important, ceci toute la journée ou
uniquement durant les heures d’ouverture.
Des mesures de concentration de chlore
libre et combiné ont été effectuées plusieurs
fois par jour. Les données collectées ont été
complétées par les résultats de mesures de
concentration durée réalisées manuellement
au niveau du filtre, par celles des procèsverbaux
d’exploitation
indiquant
les
consommations journalières d’eau fraîche
et de consommables (charbon actif, hypochlorite de sodium, diatomée, acide sulfurique) ainsi que par le nombre de visiteurs.
Bassin nageurs
Bassin non-nageurs
Filtre
Désinfection
Neutralisation
Bassin de
compensation
Installation UV
Figure 1
Installation d’un équipement de désinfection
aux UV (Piscine couverte de Langnau am
Albis)
Une mesure de la consommation
d’énergie électrique était également à
disposition. Cet essai avait pour objectif de
mesurer la capacité d’élimination de la
chloramine par une installation UV, de
déterminer les économies des consommables tels que l’eau fraîche, le charbon
actif et le chlore et par ce biais la rentabilité économique du système. Il en devait
également résulter des conclusions
concernant des comparaisons avec
d’autres procédés conduisant à une réduction de la chloramine servant de base
pour le dimensionnement et la réalisation
de telles installations.
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Traitement de l’eau de piscine
Les résultats
Pour pouvoir comparer valablement
l’efficacité de l’installation UV, les données
collectées ont été confrontées à celles des
années précédentes. Une comparaison
des nombres de visiteurs indique pour
2004 que l’eau a été plutôt plus chargée
que les années précédentes. Il devait en
principe en découler des taux de chloramine plus importants. Un extrait des données sur deux semaines présenté graphiquement ci-dessous (voir figure 2) démontre cependant clairement une diminution
du taux de chloramine de plus d’un tiers
par rapport aux années précédentes,
lorsque l’installation fonctionne 24h/24.
Non seulement le taux de chloramine a pu
être réduit, mais la consommation d’eau
fraîche a également pu être diminuée
d’environ 55 %.
La consommation journalière d’eau par
baigneur avoisinait en moyenne les 70
litres durant toute la période d’essai de
l’installation UV alors qu’en 2003 et 2003,
elle se situait aux alentours de 180 litres
par baigneur et par jour.
En réduisant les heures de fonctionnement
de l’installation à l’horaire d’ouverture de
la piscine le taux de chloramine n’a pas
significativement augmenté en comparaison avec celui correspondant à un
fonctionnement de l’installation en
continu. Ce potentiel d’économie doit
être encore mieux établi par des essais.
Lors de l’essai, il s’est avéré que l’adjonction d’eau fraîche ne devait plus se
faire en fonction du taux de chloramine
mais selon celui de l’urée. La valeur de
référence de 1 mg/l n’était cependant
dépassée que lorsque la quantité d’eau
fraîche passait sous les 30 à 40
l/baigneur. Une diminution de la quantité
d’urée n’a par contre pas pu être
mesurée dans des conditions normales
de fonctionnement de l’installation UV.
Réglée à la puissance maximale,
l’installation permet seulement de supposer une diminution d’urée à l’aide des
mesures réalisées. Des mesures plus
précises devront être entreprises pour
pouvoir étudier cet aspect plus en détail.
ment. L’odeur typique des piscines couvertes avait fortement diminué, l’eau était
plus claire, la turbidité dans le bassin
réduite comparé à l’état de la piscine sans
installation UV. De plus, le nombre de
réclamations concernant «la mauvaise
qualité de l’eau» avait fortement diminué.
L’installation UV reste donc en fonction
après la période d’essai.
Comparaison des coûts d’exploitation
Le tableau à la page 3 donne une vue
d’ensemble sur les coûts occasionnés par
les consommables avec et sans installation UV exploitée en continu (24h/24).
Aucun charbon actif n’a été consommé
durant toute la durée de l’essai. La
consommation de chlore n’a subi aucune
augmentation, contrairement à ce qui avait
été supposé au début de l’essai. La courte
durée de l’essai n’a par contre permis
d’établir qu’une estimation des coûts de
maintenance et de remplacement des
brûleurs UV.
De l’avis du maître-nageur des changements positifs apparurent subjective-
Figure 2: Taux de chloramine et consommation d’eau fraîche durant deux semaines comparables en automne 2003 (sans installation UV) et 2004
(avec installation UV)
sans UV
Chloramine
[mg/l]
Eau fraîche
3
[m /jour]
avec UV
Semaines 43/44 2003 et 2004
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Installation UV pour la réduction du taux de chloramine
Essai pilote dans la piscine couverte de Langnau am Albis
Moyennes 2003
sans UV
3
Moyennes 2004
avec UV
3
Coûts/économies annuels avec l’installation
UV basés sur 300 jours d’exploitation
3
Consommation d’eau fraîche
35 m /jour
15 m /jour
à 2 CHF/m
CHF
- 12'000.--
Charbon actif
1 x par semaine
-
à 65 CHF/semaine
CHF
- 3'000.--
à 0.15 CHF/kWh
CHF
+ 3'000.--
CHF
2'000.--
Coûts suppl. énergie électrique
-
60 kW/jour
Maintenance de l’installation UV
-
2 brûleurs par année
Hypochlorite de sodium
CHF
± 0.--
Economies annuelles totales
CHF
10'000.--
Tableau : Résumé des coûts d’exploitation de la piscine couverte de Langnau am Albis, avec ou sans installation UV
Grâce à l’importante économie d’eau
fraîche réalisée et à celles réalisées sur le
poste de charbon actif l’investissement du
brûleur UV peut être relativement
rapidement amorti. A Langnau c’est le cas
en 4 ans. A part ces aspects
économiques, un confort accru indéniable
a été relevé par les baigneurs avec à la
clé une augmentation possible du nombre
de visiteurs.
Conclusions
Les résultats de cet essai ont démontré
que l’utilisation d’une installation UV pour
le traitement de l’eau de piscines
fortement
chargées
constitue
une
alternative sérieuse permettant de réduire
la chloramine. Les économies de
consommables assurent une meilleure
rentabilité du traitement de l’eau et
démontrent que l’utilisation de rayons
ultraviolets possède des avantages
indéniables par rapport à des processus
traditionnels. Ces installations sont
simples à installer et à mettre en service et
n’emploient que peu de place. Leur
utilisation et leur réglage sont simples à
apprendre et à maîtriser.
Selon les mesures effectuées à Langnau,
l’installation n’influence cependant que
faiblement le taux d’urée ainsi que
d’autres
matières
contaminantes
difficilement éliminables dans l’eau de
piscine. La concentration de ces matières
reste ainsi déterminante pour la quantité
d’eau fraîche à amener dans une piscine.
Lorsque ces matières constituent le
problème majeur d’une installation de
Betrieb Hallenbad Langnau am Albis, Heuackerstr. 1, 8135 Langnau am Albis ZH
Pilotage de l’essai:
Gebr. Hunziker AG, Ingenieurunternehmung, Pflanzschulstrasse 17, 8411 Winterthur
www.hunzikerwater.ch
Support technique, installation UV:
Rheno Umwelttechnik AG, Brandstrasse 24, 8952 Schlieren
Techniques piscines et commandes:
bafilco AG, Dättnauerstrasse 19, 8406 Winterthur
Pour plus d’informations, veuillez vous adresser à:
Gebr. Hunziker AG, Herr Daniel Rensch, Tel. 052 234 50 44, Fax 052 234 50 99,
[email protected]
Figure 3: Installation UV
traitement d’eau, une installation UV ne
peut remplacer par exemple un
traitement par ozonage et son action
oxydante ni une filtration à l’aide de
charbon actif. Le choix d’une installation
UV ou d’un autre procédé de réduction
de la chloramine ne peut être réalisé qu’en
pleine connaissance de la technique de
traitement utilisée sur place.
Il est avantageux de s’adjoindre les
conseils de professionnels de la branche
et de faire un état des lieux des
installations existantes.
Daniel Rensch, Gebr. Hunziker AG; Winterthur