Brevet FR3008087A1 — publié le 20150109

Procédé et installation de traitement d'eaux de piscines. Domaine de l'invention L'invention concerne le domaine du traitement de l'eau. Plus précisément, l'invention concerne le traitement de l'eau des piscines et autres bassins accueillant des baigneurs, tels que les spas et les jacuzzis. Dans toute la suite de la description, les eaux de tels bassins seront désignées par le terme « eaux de piscine ». La présente invention trouve tout particulièrement son application dans le cadre du traitement des eaux de piscines couvertes. Art antérieur La désinfection des eaux de piscines, notamment des piscines municipales est très généralement effectuée par addition dans celles-ci de chlore. Ce composé est le plus fréquemment ajouté dans ces eaux sous forme de dichlore (chlore gazeux) ou encore d'hypochlorite de sodium (eau de Javel). Cette désinfection au chlore reste la meilleure option technique car la rémanence du chlore permet à l'eau des piscines de conserver son pouvoir désinfectant pendant toute sa durée de présence dans les bassins, depuis l'entrée dans celui-ci jusqu'à sa sortie. Toutefois, un problème clairement identifié depuis de nombreuses années concernant l'emploi de chlore pour désinfecter l'eau des piscines consiste dans le fait que ce composé génère au contact des polluants azotés apportés par les baigneurs tels que l'urine, la sueur, la salive, les cheveux, ou encore les particules de peau désquamée, des sous-produits de désinfection nocifs. Essentiellement, ces sous-produits nocifs sont constitués par les chloramines et les trihalométhanes. Le terme « chloramines » regroupe la monochloramine, de formule chimique NH2CI, la dichloramine de formule chimique NHCl2, et la trichloramine de formule chimique NCI3. Cette dernière, est un composé particulièrement volatil qui présente une tendance naturelle à dégazer dans l'atmosphère des piscines. Les études menées depuis plusieurs années par différents instituts scientifiques, notamment en France l'INRS, ont mis en évidence l'action irritante de ce composé. Il est notamment responsable d'irritations oculaires, nasales, ainsi que de troubles respiratoires et de troubles allergiques qui peuvent entraîner des incapacités de travail pour les maîtres nageurs ou le personnel d'entretien des piscines. A ce sujet, on notera d'ailleurs que le décret français N° 2003-110 du 11 février 2003 a reconnu comme maladies professionnelles les affections respiratoires liées à la présence de chloramines. Ces irritations provoquées par les chloramines peuvent également se révéler dommageables au confort des baigneurs voire à leur santé, notamment quand ces baigneurs sont des bébés nageurs, lorsque la concentration de ces chloramines est trop élevée. Le terme « trihalométhanes » (THMs) vise quant à lui des dérivés halogénés trisubsititués du méthane. Les THMs sont également reconnus par la communauté scientifique comme nocifs pour la santé humaine. A hautes doses, ils sont notamment suspectés d'être cancérigènes. La possibilité de formation de phosgène, composé très nocif, en présence d'un rayonnement UV à partir de ces composés est également évoquée. En France, par exemple, la réglementation en vigueur à ce jour sur l'eau potable stipule que leur concentration totale doit être inférieure à 100 pg/L. Le caractère nocif de ces sous-produits de désinfection des eaux de piscines a conduit à la recherche de solutions pour éviter ou à tout le moins minimiser fortement leur diffusion dans les piscines. Les procédés de traitement des eaux de piscine existants font appel à une étape de filtration sur un lit filtrant de sable ou de diatomées permettant de retenir les particules présentes dans l'eau suivie d'une étape de destruction des chloramines formées, ladite étape étant réalisée par ozonation ou grâce à des rayonnements UV. Une telle étape n'augmente pas la concentration en THMs mais ne la réduit pas non plus. Après un tel traitement, l'eau est ensuite désinfectée au chlore et renvoyée dans la piscine. De tels traitements doivent être combinés à une ventilation importante de l'atmosphère des piscines pour évacuer les chloramines volatiles. La mise en oeuvre de ce type traitements est bien connue de l'homme de l'art et est utilisée sur la majorité des installations de piscines. Cette mise en oeuvre présente toutefois quelques inconvénients. En effet, elle ne cherche pas à limiter l'apparition des chloramines, mais vise à les éliminer après leur constitution. Ces chloramines sont donc présentes dans les bassins entre leur formation et leur élimination par le procédé de traitement. La formation des trichloramines et de THMs reste alors importante lors de la désinfection au chlore qui suit le traitement d'ozonation ou par rayonnement aux UV car les matières organiques présentes dans l'eau n'ont pas été éliminées. Ce problème est accru lors des périodes de forte fréquentation durant lesquelles l'apport de polluants organiques par les baigneurs augmente. Afin de réduire le taux de polluant nocifs chlorés tout en assurant la conformité de l'eau aux dispositions législatives et règlementaires, il est donc nécessaire de réaliser, plus ou moins fréquemment, des apports compensateurs massifs d'eau neuve. Ces apports sont alors le seul moyen pour que l'eau continue de présenter la qualité requise et pour assurer le confort du personnel des piscines et des baigneurs. Toutefois, ces apports d'eau neuve entraînent une augmentation considérable des coûts d'exploitation des piscines. En effet, cette eau doit être de qualité, et elle doit être chauffée pour être portée à la température du bassin. La nécessité de fortement ventiler l'atmosphère régnant à l'intérieur des établissements couverts conduit également à une augmentation sensible du coût d'exploitation de ces piscines. Objectifs de l'invention Un objectif de la présente invention est de proposer un procédé qui permette de réduire la formation des chloramines et des trihalométhanes dans les eaux de piscine. Un autre objectif de la présente invention est de décrire un tel procédé qui, dans au moins certains modes de réalisation, permette de réduire en nombre et/ou en volume les apports d'eau neuve dans les piscines. Encore une autre objectif de la présente invention est de divulguer un tel procédé qui, dans au moins certains modes de réalisation, autorise de moins ventiler l'atmosphère des piscines couvertes. Notamment, un objectif de la présente invention est de décrire un tel procédé qui, dans au moins certains modes de réalisation, permette de réduire notablement les coûts d'exploitation des piscines. Egalement un objectif de la présente invention est de proposer une installation pour la mise en oeuvre d'un tel procédé. Exposé de l'invention Ces différents objectifs, ou au moins certains d'entre eux, sont atteints grâce à la présente invention qui concerne un procédé de traitement d'une eau de piscine caractérisé en ce qu'il comprend : une première étape consistant à faire transiter ladite eau provenant de ladite piscine au sein d'au moins un lit filtrant comprenant au moins une couche de charbon actif en grains, ladite première étape visant à abattre la teneur de ladite eau en matières organiques et en composés chlorés ; une deuxième étape de traitement par rayonnement UV de l'eau provenant de ladite première étape, ladite deuxième étape visant à éliminer de cette eau les composés chlorés résiduels, une troisième étape de désinfection de l'eau provenant de ladite seconde étape par addition de chlore dans celle-ci, ladite eau ainsi traitée étant ensuite réacheminée vers ladite piscine. On notera que l'on entend dans la présente description par les termes « charbon actif en grains », en abrégé CAG, du charbon actif présentant une granulométrie moyenne comprise entre 0,5 mm et 3 mm et une surface spécifique comprise entre 600 g/m2 et 1500 g/m2. Le procédé selon l'invention permet donc, en abattant la teneur en matières organiques de l'eau provenant de la piscine, de minimiser la formation des chloramines et des trihalométhanes résultant de la réaction de composés azotés présents dans ces matières organiques, apportées essentiellement par les baigneurs, avec le chlore injecté dans l'eau de la piscine pour la désinfecter. En effet, selon l'invention, l'eau de la piscine se trouve, grâce au charbon actif en grains, continûment épurée d'une grande partie de la matière organique apportée par les baigneurs. La potentialité de formation des chloramines et des triahométhanes se trouve ainsi considérablement diminuée. Selon une approche originale qui, à la connaissance de la Demanderesse, n'avait ici pas été proposée dans l'art antérieur, le procédé selon la présente invention permet donc de traiter les problèmes posés par les chloramines et les trihalométhanes, non pas seulement en cherchant à éliminer ces composés mais aussi en minimisant considérablement leur formation. Les problèmes liés à ces composés chlorés nocifs sont donc traités à la source, c'est-à-dire en évitant, ou à tout le moins en diminuant fortement, la formation de ces ceux-ci. La mise en oeuvre d'un lit de charbon actif en grains selon l'invention permet à la fois de retenir par filtration les matières en suspension présentes dans l'eau du bassin provenant de la piscine mais aussi d'adsorber les composés chlorés et les matières organiques présentes dans celle-ci sous formes dissoute ou colloïdale. Les UV sont utilisés pour abattre le résiduels de composés chlorés qui n'ont pas été retenus par le charbon actif en grains. Notamment, les très faibles concentrations en THMs permises par l'invention ne font plus obstacle à l'utilisation de rayonnement UV pour le traitement de ce composé dans les eaux de piscines, rayonnement suspecté jusqu'ici de pouvoir conduire à la formation de phosgène. Ainsi en sortie de la deuxième étape du procédé, l'eau est débarrassée à la fois de la matière organique et des résidus organochlorés qu'elle contenait à la sortie du bassin de la piscine. Elle subit alors une étape de désinfection par injection de chlore avant d'être renvoyée dans le bassin. Contrairement à ce qui se produit dans les techniques de l'art antérieur, l'eau traitée grâce au procédé selon l'invention arrive dans le bassin essentiellement exempte de composés organochlorés, et notamment de chloramines. Les concentrations de chloramines et de trihalométhanes qui doivent donc être traitées selon ce procédé, grâce à la combinaison des étapes sur charbon actif en grains et de rayonnements UV, sont corollairement beaucoup plus faibles que dans l'art antérieur. Selon une variante de l'invention, ladite première étape consistant à faire transiter ladite eau provenant de ladite piscine au sein d'au moins un lit filtrant comprenant au moins une couche de charbon actif en grains est menée de façon telle que le temps de contact entre ladite eau et ledit charbon actif en grains est compris entre 5 mn et 20 mn. Cette gamme de temps de contact permet d'optimiser l'adsorption des composés chlorés et des matières organiques sur le charbon actif. Plus les eaux sortant du bassin seront chargées en ces polluants, plus le temps de contact de ceux-ci avec le charbon actif sera avantageusement long. Egalement préférentiellement, ladite deuxième étape de traitement par rayonnement UV de l'eau provenant de ladite première étape est mise en oeuvre à une dose UV comprise entre 400 et 800 J/m2. Cette gamme de doses de rayonnement permet de s'assurer de l'élimination ou de la quasi élimination des composés chlorés qui auraient échappés à la première étape de filtration sur charbon actif en grains du procédé. Enfin, également préférentiellement, ladite troisième étape de désinfection de l'eau provenant de ladite seconde étape est mise en oeuvre par apport de chlore gazeux à raison d'une dose comprise entre 0,5 g/m3 et 1,5 g/m3. Selon une variante particulièrement intéressante, le procédé selon l'invention comprend une étape supplémentaire de lavage périodique dudit au moins un lit filtrant, et une étape de traitement des eaux sales provenant de cette étape supplémentaire consistant à faire transiter celles-ci sur au moins une membrane d'ultrafiltration, l'eau ainsi ultrafiltrée étant réacheminée vers ladite piscine. Une telle caractéristique permet de réduire les volumes d'eau neuve devant classiquement être introduits dans une piscine afin de permettre le maintien de la qualité des eaux de celle-ci. Cette réduction implique une diminution non négligeable des coûts d'exploitation. La présente invention concerne également toute installation pour la mise en oeuvre du procédé décrit ci-dessus, ladite installation comprenant des moyens d'extraction de ladite eau de ladite piscine reliés à au moins un lit filtrant incluant au moins une couche de charbon actif en grains, des moyens d'acheminement de l'eau provenant dudit lit filtrant reliés à au moins un réacteur UV, des moyens d'acheminement de l'eau provenant dudit réacteur UV reliés à au moins un poste de chloration et des moyens d'acheminement de l'eau ayant subi la chloration vers ladite piscine. Préférentiellement, ledit charbon actif en grains dudit lit filtrant présente une granulométrie comprise entre 0,5 mm et 3 mm. Avantageusement, ladite au moins une couche de charbon actif en grains dudit lit filtrant présente une hauteur comprise entre 0,8 m et 2,5 m. Selon une variante particulièrement intéressante de l'invention, l'installation comprend des moyens de lavage dudit lit filtrant et des moyens de traitement par ultrafiltration membranaire des eaux sales résultant de ce lavage et des moyens de réacheminement des eaux ultrafiltrées vers ladite piscine. Ces moyens de traitement par ultrafiltration étant destinés à être utilisés périodiquement, selon une période temporelle ou définie par une perte de charge prédéterminée du filtre, ils pourront être dévolus à une autre utilisation lorsqu'ils ne seront pas utilisés pour filtrer les eaux sales provenant du lavage du filtre à charbon actif en grains. Notamment, avantageusement, ils pourront être utilisés pour filtrer des eaux grises ou de l'eau de pluie, l'eau ainsi ultrafiltrée pouvant alors être utilisée, par exemple pour arroser les espaces verts d'un centre aquatique incluant la piscine. Description détaillée d'un mode de réalisation de l'invention. L'invention, ainsi que les différents avantages qu'elle présente, seront mieux compris, grâce à la description qui suit d'un mode de réalisation selon celle-ci, donné à titre illustratif et non limitatif. Ce mode de réalisation est décrit en référence à la figure 1 qui représente schématiquement un bassin de piscine pourvu d'une installation selon l'invention de traitement des eaux contenue dans celle-ci mettant en oeuvre le procédé de traitement selon l'invention. En référence à la figure 1, le bassin d'une piscine 1 est équipée d'une installation de traitement de l'eau contenu dans celle-ci, conforme à la présente invention et destinée à désinfecter au chlore cette eau et à l'épurer des résidus organochlorés résultant de cette désinfection. Cette installation comprend des moyens d'extraction de ladite eau de piscine incluant une canalisation 2 et une pompe (non représentée). Cette canalisation 2 est reliée à un lit filtrant 3 qui inclut une couche de charbon actif en grains disposée dans une enceinte. Cette enceinte accueille des moyens de lavage 9 du lit filtrant par injection d'eau propre au travers du lit filtrant permettant de le décolmater en évacuant les matières retenues par celui-ci. L'installation comprend par ailleurs des moyens d'acheminement incluant une canalisation d'amenée 4 de l'eau provenant dudit lit filtrant 3 à un réacteur UV 5. Ce réacteur UV permet de dispenser des doses UV comprises entre 400 et 800 J/m2 à l'eau y transitant. L'installation comprend également des moyens d'acheminement incluant une canalisation de l'eau 6 de l'eau provenant du réacteur UV 5 à un poste de chloration 7, au niveau duquel du chlore gazeux est injecté dans l'eau. Enfin des moyens d'acheminement incluant une canalisation 8 permettent d'amener l'eau ayant subi la chloration vers ladite piscine 1. L'enceinte du réacteur à l'intérieur de laquelle est disposé le lit filtrant de charbon actif en grains 3 est relié à des moyens de traitement des eaux sales récupérées lors du lavage de ce filtre. Ces moyens de traitement incluent un module de filtration incluant des membranes d'ultrafiltration. L'eau ultrafiltrée est renvoyée par une canalisation 11 vers le poste de chloration 7. Grâce au filtre de charbon actif en grains 3, l'eau provenant de la piscine 3 par la canalisation 2 est épurée des matières organiques qu'elle contient apportée par les baigneurs. Ce filtre 3 permet également d'abattre la concentration de cette eau en sous-produits nocifs de la désinfection au chlore, principalement les chloramines et les trihalométhanes. Les rayonnements UV dispensés par le réacteur UV 5 permettent de parfaire cet abattement. C'est donc une eau épurée de ses matières organiques et de ses composés organochlorés nocifs qui arrive par la canalisation 6 au poste de désinfection 7. L'eau désinfectée réintroduite par la canalisation 8 dans le bassin 1 étant une eau essentiellement exempte de matières organiques, la potentialité de formation de chloramines et de trihalométhanes se trouve considérablement diminuée. Le procédé et l'installation selon l'invention permettent donc de concourir à diminuer les effets délétères des composés organochlorés nocifs provenant de la désinfection au chlore des eaux de piscines sur le personnel des piscines et sur les baigneurs. De plus, l'eau ultrafiltrée provenant des lavages du filtre est avantageusement utilisée pour diminuer les apports d'eau propre, permettant ainsi des économies aux structures exploitant les piscines. Le module d'ultrafiltration peut être utilisé lorsqu'il ne fonctionne pas pour traiter les eaux sales provenant du filtre 3, aux fins de traiter par ultrafiltration d'autres eaux telles que des eaux de pluies ou des eaux grises, les eaux ainsi ultrafiltrées étant ainsi susceptibles d'être utilisées sur place, par exemple en guise d'eau d'arrosage des espaces vert d'un centre aquatique dans lequel se trouve la piscine. Une économie d'eau peut aussi être ainsi réalisée. REVENDICATIONS1. Procédé de traitement d'une eau de piscine caractérisé en ce qu'il comprend : une première étape consistant à faire transiter ladite eau provenant de ladite piscine au sein d'au moins un lit filtrant comprenant au moins une couche de charbon actif en grains, ladite première étape visant à abattre la teneur de ladite eau en matières organiques et en composés chlorés, une deuxième étape de traitement par rayonnement UV de l'eau provenant de ladite première étape, ladite deuxième étape visant à éliminer de cette eau les composés chlorés résiduels, 15 une troisième étape de désinfection de l'eau provenant de ladite seconde étape par addition dans celle-ci de chlore gazeux, ladite eau ainsi traitée étant ensuite réacheminée vers ladite piscine. 20 2. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que ladite première étape consistant à faire transiter ladite eau provenant de ladite piscine au sein d'au moins un lit filtrant comprenant au moins une couche de charbon actif en grains est menée de façon telle que le temps de contact entre ladite eau et ledit charbon actif en grains est compris entre 5 mn et 20 mn. 25 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce que ladite deuxième étape de traitement par rayonnement UV de l'eau provenant de ladite première étape est mise en oeuvre à une dose UV comprise entre 400 et 800 J/m2. 30 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que ladite troisième étape de désinfection de l'eau provenant de ladite seconde étape est mise en oeuvre par apport de chlore gazeux à raison d'une dose comprise entre 0.5 g/m3 et 1.5 g/m3. 10 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisé en ce qu'il comprend une étape supplémentaire de lavage périodique dudit au moins un lit filtrant, et une étape de traitement des eaux sales provenant de ladite étape supplémentaire consistant à faire transiter celles-ci sur au moins une membrane d'ultrafiltration, l'eau ainsi ultrafiltrée étant réacheminée vers ladite piscine. 6. Installation de traitement d'une eau de piscine pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendication 1 à 5, ladite installation comprenant des moyens d'extraction (2) de ladite eau de piscine reliés à au moins un lit filtrant (3) incluant au moins une couche de charbon actif en grains, des moyens d'acheminement (4) de l'eau provenant dudit lit filtrant (3) reliés à au moins un réacteur UV (5), des moyens d'acheminement (6) de l'eau provenant dudit réacteur UV (5) reliés à au moins un poste de chloration (7) et des moyens d'acheminement (8) de l'eau ayant subi la chloration vers ladite piscine (1). Installation selon la revendication 6 caractérisée en ce que ledit charbon actif en grains dudit lit filtrant (3) présente une granulométrie comprise entre 0,5 mm et 3 mm. Installation selon la revendication 6 ou 7 caractérisée en ce que ladite au moins une couche de charbon actif en grains dudit lit filtrant (3) présente une hauteur comprise entre 0,8 m et 2,5 m. Installation selon l'une quelconque des revendication 6 à 8 caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens de lavage (9) dudit lit filtrant et des moyens de traitement par ultrafiltration membranaire (10) des eaux sales résultant de ce lavage et des moyens de réacheminement (11) des eaux ultrafiltrées vers ladite piscine.7. 8. 9.30