Brevet FR2854625A1 — publié le 20041112

1. Domaine technique de l'invention. La présente invention concerne un dispositif de stérilisation et de brassage de l'eau entièrement incorporé dans l'infrastructure de piscines publiques ou privées de grandes dimensions. Plus généralement, ce dispositif peut être employé dans la réalisation de bassins de stockage et de conservation de l'eau pour l'adduction en eau potable ou pour l'industrie agroalimentaire. Dans le cadre des piscines ce dispositif améliore la sécurité de baignade grâce à un flux hydraulique inversé (strictement orienté du bas vers le haut du bassin) et une conception originale de sa structure excluant toutes parois verticales. 2. Etat de la technique antérieure. Jusqu'à présent, la stérilisation des piscines et des bassins de stockage hydraulique est traditionnellement effectuée par incorporation de chlore, brome, cuivre, ou stérilisants sans chlore (PHMB). Ces procédés présentent les inconvénients suivants : U̇ne exposition prolongée en eau traitée de cette façon provoque des effets irritants pour les yeux et la peau surtout chez les plus jeunes et plus âgés. ^Ces techniques de stérilisation s'avèrent très polluantes en cas de rejet accidentel en milieu naturel. ^Ces procédés de stérilisation sont très onéreux et engendrent un entretien régulier des pompes, filtres, et canalisations métalliques du fait de leur haut pouvoir corrosif. 3. Exposé de l'invention. Pour apporter une réponse concrète à ces problèmes, cette technique prévoit une stérilisation par incorporation d'air pulsé traversant un lit de sable de 10 à 15 cm d'épaisseur en fond de bassin (4). La stérilisation de l'eau s'opère par oxydation de l'eau au contact direct de l'air (dégradation bactérienne aéorobie). Pour ce faire on incorpore des micro-gouttelettes d'air dans le volume utile du bassin. On veille en outre à réduire au maximum la granulométrie des bulles d'air pour augmenter leur surface spécifique et garantir de ce fait un meilleur contact entre les molécules d'oxygène et les molécules d'eau. L'air est administré dans le circuit de filtration (18) du bassin par un surpresseur air/air (12) relié au circuit de filtration en aval du filtre à sable (13). La pression d'air produite sera légèrement supérieure à celle du débit hydraulique généré par la pompe (14). Le débit d'air et le temps de filtration seront directement fonction des variables géométriques du bassin traité. Cet air se mélange avec l'eau filtrée puis véhicule par les conduites en PVC pression (18) jusqu'au fond du bassin où se trouve un réseau de drains micro-perforés (1) entièrement enrobé de graves creuses (2) puis recouvert d'un géotextile de faible grammage et de forte perméabilité (3). Afin de mieux brasser ce mélange air/eau, on prévoit la mise en u̇vre d'une couche de 10 à 15cm de sable blanc siliceux 2/4mm (4) en fond de bassin. On crée de ce fait un flux hydraulique orienté du bas vers le haut du bassin (5) qui traverse cette couche de sable, puis véhicule vers un débordement périphérique (16) situé à la surface du bassin. La diffusion et la division des gouttelettes d'air s'effectuent ainsi en plusieurs étapes : 1. Une perforation progressive du drain garanti un flux air/eau homogène tout au long du circuit de refoulement micro-perforé (1). Les perforations sur ce drain (1) seront d'autant plus importantes qu'elles seront éloignées du point de départ (6) du réseau micro-perforé (1). Les différentes expérimentations ont montré que la section passante cumulée du drain par rapport à son abscisse linéaire suit une fonction parabolique (l'origine des abscisses linéaires étant fixée au point de départ du réseau micro-perforé (6) ). 2. Le mélange air/eau se diffuse à travers les graves creuses 3/6mm (2) et, soumis au contact de ces granulats, subit une seconde division. 3. Les gouttelettes d'air et l'eau filtrée traversent ensuite le géotextile (3) et la couche de sable siliceux (4) garantissant une division importante des gouttelettes d'air puis une diffusion et un brassage optimisés de l'eau filtrée sur l'ensemble du bassin. L'eau est ensuite récoltée par un débordement périphérique traditionnel (16) puis orientée vers le bac tampon (15) et le filtre à sable (13) grâce à la pompe (14) du circuit de filtration. Ce procédé présente l'avantage: ^de limiter le coût de stérilisation (l'air est gratuit, le coût énergétique du surpresseur air/air (12) est faible), de générer une stérilisation totalement neutre pour l'organisme et les milieux naturels, ^d'améliorer les capacités des filtres à sable car les micro-gouttelettes d'air en remontant vers la surface du bassin participent physiquement au brassage de l'eau et aident à véhiculer les impuretés vers le réseau de filtration, d'exclure tous risques de noyade des usagers par succion au niveau des bondes de fond (le flux hydraulique est strictement orienté du bas vers le haut). ^Ce dispositif laisse la possibilité de diffuser des gaz oxydant comme l'ozone (03) en complément de l'oxygène aérien pour améliorer et accélérer la stérilisation de l'eau. Pour ce faire on connecte un générateur d'ozone (19) sur le refoulement du surpresseur (12). Dans le cas des piscines une attention toute particulière devra être porté au rejet d'ozone non dissous afin que celui-ci soit en dessous des seuils réglementaires autorisés par la DASS. Enfin, dans le cadre des piscines ce dispositif s'accompagne d'un choix original au niveau des formes géométriques du bassin. En effet, ce type de bassin exclu toutes parois périphériques verticales. On retrouve donc en position centrale un fond de sable siliceux horizontal. En périphérie de ce fond de sable se situe un radier béton en pente douce (pente radier Cette caractéristique permet de présenter un rapport du volume du bassin (V) sur sa surface (S) égal à 0.70m. Ce rapport est beaucoup moins important que les bassins traditionnels (V/S > 1.35m). On augmente donc la proportion d'eau au contact naturel de l'air ce qui participe une nouvelle fois à améliorer l'oxydation de l'eau au contact de l'air. Ce radier en pente fait au moins six mètres de large pour que le lit de sable soit à la cote minimale de 0.90m de profondeur. Ces choix techniques présentent divers avantages par rapport aux procédés conventionnels de piscines publiques ou privées grandes dimensions en béton armé : Toutes les formes de bassins (largeurs, longueurs, profondeurs) peuvent être envisageables sans surcoût notable. On peut ainsi s'orienter vers des formes libres plus esthétiques que les formes rectangulaires conventionnelles. L'absence de béton armé banché, de matériaux onéreux (une couche de sable de 10cm coûte 4 fois moins cher qu'un revêtement en patte de verre traditionnellement utilisé pour les grandes piscines), garantissent un coût de réalisation très intéressant. On améliore la sécurité des usagers du fait de l'absence de profondeur d'eau importante en périphérie du bassin. Le risque de noyade d'une personne qui tomberait accidentellement dans la piscine en est par conséquent considérablement réduit. 4. Mode de réalisation. Les bassins incluant ce procédé sont directement terrassés dans le sol. La forme du bassin sera directement déduite du terrassement. Les zones non-portantes seront purgées et rechargées en graves calcaires concassées. On procède ensuite au passage des tubes du réseau de filtration air/eau en PVC PN 16 (18) sur un lit de sable remblais. Ces tube se trouveront sous le radier béton de la piscine (7). On procède ensuite au coulage du radier béton horizontal (7), puis du radier en pente (11) en prévoyant des joints de fractionnement tous les 200m de dalle. On réalisera un lit d'armatures sur la fibre moyenne du radier pour neutraliser le retrait du béton. Chaque joint de fractionnement sera traité par un joint type WATER STOP (10) . Pour améliorer l'esthétique du bassin ou réaliser des pentes plus importantes de l'enrochement naturel type 1 tonne et plus pourra être incorporé dans le bassin par percolation au béton (9) sur au moins trois faces. Il faudra bien entendu mettre en u̇vre ces enrochements de telle façon qu'ils ne comportent pas de faces agressives pour les usagers. On coule ensuite un second lit de 10cm de béton (8) sur le radier horizontal (7) comportant les réservations nécessaires pour les circuit de refoulement micro-perforés eau/air (1). Ces tubes pressions micro-perforés diamètre 50mm ( 1 ), seront enrobés dans des graves creuses 4/6mm (2). On entend par graves creuses, un matériau drainant dont le fuseau granulométrique incomplet est exempt de particules fines. Ces graves sont ensuite recouvertes d'une nappe de géotextile (3) de faible grammage laissant passer le mélange eau/air et stoppant les fines du sable. A partir de là on procède au remplissage du fond du bassin avec un lit de sable siliceux blanc 2/4mm (4) de 10 à 15cm d'épaisseur mis en oeuvre directement sur la nappe de géotextile (3). Les parties non recouvertes par le sable (11), seront traitées superficiellement par un enduit de finition blanc anti-dérapant type silico-marbreux. Enfin, on procédera à la construction du caniveau périphérique (16), à la mise en u̇vre des conduites de recyclage des eaux polluées (17), à la réalisation d'un bac tampon (15), des équipements techniques (12-19) et de la filtration (13) suivant les normes constructives en vigueur pour un bassin à débordement. 5. REVENDICATIONS 1. Dispositif de stérilisation hydraulique de bassins et piscines caractérisé par l'incorporation de micro-gouttelettes d'air pulsé ou de gaz oxydant dans l'eau en ce qu'il comporte un drain microperforé situé au fond du bassin (1), enrobé dans un lit de graves creuses (2), le tout étant recouvert d'une nappe de géotextile de faible grammage et de forte perméabilité (3) sur lequel est mis en u̇vre un lit de sable siliceux (4). 2. dispositif selon la revendication 1 caractérisé par l' incorporation des eaux filtrées par un drain micro-perforé (1) garantissant un flux hydraulique ascendant (5) et dirigé du fond, jusqu'à la surface du bassin puis récolté en périphérie (16) de celui ci. 3. Dispositif selon la revendication 1 et 2 caractérisé par la répartition croissante des perforations sur le drain micro-perforé (1) par rapport à son point de raccordement au réseau d' approvisionnement en air/eau (6). La section passante cumulée (y) du drain par rapport à son abscisse linéaire (x) suit une fonction parabolique de la forme y=ax (l'origine des abscisses se situant au point départ (6) du réseau de refoulement). 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé par la mise en u̇vre d'une couche de sable siliceux horizontal ou faiblement incliné (4) en revêtement de finition sur le radier général (7) du bassin.