Chloration homogène dans une bâchMELANGE4e

1 Le problème dans son contexte
2 Le principe sans agitateur
3 Réalisation
4 Méthode de contrôle
5 Conclusions

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Préambule

Un sujet un peu méconnu ou plus souvent ignoré, mais qui intéressera principalement les professionnels et quelques particuliers peu nombreux je suppose.
Ce sujet est issu d'une simple constatation suite à des analyses de chlore présent dans le réseau.
Il peut y avoir dans un réseau des "bouffées" (Ou des bouchons) d'eau ayant suffisamment de chlore, puis, quelque temps après, les dosages peuvent être très différents et n'en contenir que très peu.

Ce phénomène m'avait surpris car des analyses régulières de chlore dans le réseau montraient des variations (Mêmes conditions de type de réseau, d'heures, de fonctionnement des pompes, de temps d'arrêt, ect...etc). Aussi je me suis demandé à quoi cela pouvait être dû. C'est l'objet de cet article qui ne résoudra pas nécessairement ce sujet mais qui va contribuer à l'amélioration globale d'une production/distribution.

1 Le problème dans son contexte

Dans beaucoup de stations de pompage (En nappe alluviale), il y a quelques pompes d'exhaures dans les puits, et l'eau brute arrive ensuite en station où se réalise souvent une filtration des particules les plus fines, mais aussi et souvent, l'élimination du fer et du manganèse.

Ceci étant, l'eau avant de partir dans les réservoirs ou le réseau, doit être traitée au chlore gazeux ou liquide suivant les cas, pour qu'elle ne puisse pas s'altérer tout au long de son trajet, vers le réservoir d'altitude, ou directement jusqu'à  l'abonné (obligation légale). Cette opération de chloration doit cependant produire de l'eau avec une désinfection constante et homogène  pour la totalité des volumes.

Pour imager cela, pensez à un bon diabolo menthe...Le "garçon" a mis le sirop au fond, et si il verse trop lentement la limonade, le mélange ne se réalise pas, le sirop reste au fond et vous buvez d' abord  la limonade puis le sirop et ce n'est pas spécialement  agréable de changer ainsi de dosage en passant progressivement de la limonade au sirop ! (Si vous êtes bien vu, vous aurez droit à un petit agitateur pour faire le mélange...)

Pour la désinfection au chlore gazeux, c'est un peu identique. Une petite partie de l'eau brute filtrée ou simplement de l'eau en pression sur les clapets de pompes de surface est prélevée pour alimenter des hydroéjecteurs. Ceux-ci sont constitués d'un  venturi qui aspire le chlore  et le mélange au petit débit d'eau de fonctionnement du venturi (Jamais de chlore sous pression car trop dangereux).
Cette eau fortement chlorée  rejoint le débit principal de la production et "tombe" dans une bâche de reprise le plus souvent, où la dilution sur la totalité du volume devrait s'opérer.
Or à cet instant précis, au moment où ces eaux tombent dans la bâche, il y a quelques veines d'eau très chlorée dans le débit général, mais il y a de toutes façons une importante disparité de dosage du chlore dans cette colonne d'eau.

Le mélange homogène n'a pas eu le temps matériel pour se réaliser et c'est là un premier problème pas trop important cependant, (et qui est le plus souvent ignoré en distribution directe, lors de l'achminement dans les tuyaux du  réseau, car les frottements dans les canalisations agissent alors comme des agitateurs et permettent un bon mélange rapidement).

Revenons à notre bâche...Une deuxième dilution beaucoup plus importante doit alors se réaliser entre cette "colonne" d'eau qui tombe et comportant déjà des anomalies de concentration avec la totalité de l'eau de la bâche. Cette dernière dilution devant amener alors le taux de chlore  entre 0.1 et 0.3 mg/L suivant les cas.

Pour la désinfection au chlore liquide (Javel ou hypochlorite de sodium le plus souvent), le problème est identique, mais avec encore plus d'acuité, car cette fois ce sont souvent des "coups de pompe doseuse" qui sont en général assez espacés dans le temps.
On a donc des "bouchons" d'eau chlorée ou pas du tout de chlore. L'hétérogenéité est cette fois très importante, car ce n'est plus seulement des veines mais de véritables bouchons.
Dans ce principe général, on préférera toujours les injections directes et continues de chlore dans une conduite plutôt que de laisser le petit tuyau "goutter gentiment" au dessus de la surface d'une bâche.
(Le chlore gazeux en tant que produit de base, se prête beaucoup mieux à ce type de dilution permanente que le chlore liquide sous forme de "Javel" qui ne contient qu'une plus petite partie de chlore).

2 Le principe sans agitateur

L'idéal est effectivement d'agiter l'eau dans la bâche à l'aide d'agitateurs ("Ventilateurs hydrauliques").

Cela a un coût, et c'est encore un appareil de plus à entretenir et à "nourrir" en énergie électrique.
Dans les petits ensembles, cette solution est rarement appliquée, car trop onéreuse et pas toujours justifiée.

Laisser "tomber" l'eau en bâche directement va donc produire une image de dosage en forme de vagues de concentrations différentes en chlore. Il y a toujours une répartition préférentielle due à la forme de la bâche et au point d'arrivée de l'eau. Cette répartition est ensuite "bousculée" lors du pompage de reprise, par les courants d'aspiration des pompes qui s'établissent. (Ou par gravité suivant les cas).

On remarquera que le plus souvent nos aînés n'ont pas jugé ce point important, car l'arrivée d'eau se réalise le plus souvent dans un angle et le départ d'aspiration peut parfois être juste en dessous (Erreur de conception !). Ces implantations en extrémités sont parfois induites par le poids important des filtres et les répartitions de charges sur les dalles des bâches.

Alors quelle solution ? On pourrait appliquer le mauvais proverbe "diviser pour mieux régner".  En d'autres termes, il faut fractionner le volume en le répartissant sur toute la hauteur d'eau de la bâche. Ainsi on aura un mélange mieux réparti suivant les hauteurs d'eau.

Un tuyau percé régulièrement (Ou suivant une loi de répartition) sur toute la hauteur de bâche, va régler ce problème. En effet, une pression à peine plus élevée va se transmettre tout le long de la hauteur, et assurer des sorties d'eau à chaque trou.

D'accord ! Mais la répartition relativement à la surface au sol  de la bâche n'est pas traitée. C'est vrai et c'est pour cela qu'un autre principe vient se greffer au premier et pour une raison essentielle :

- Il ne faut pas laisser cette canalisation percée monter en charge, car cela pourrait nuire au processus précédent de filtration, voire de chloration.

Ce tuyau percé (Qui est un bon tuyau tout de même) ne sera donc pas obturé en bout et son jet sera dirigé pour que l'eau soit écartée de son point d'arrivée initiale ainsi que de son départ vers les pompes de surface pour qu'elle puisse tourner dans toute la bâche, et ainsi bien se mélanger.

3 RéalisatioMELANGEn

La position du tuyau perçé PVC est à déterminer pour "éloigner" le plus d'eau à la fois du point d'arrivée ainsi que de la crépine d'aspiration. Le tuyau pourra être fixé en biais, ce qui semble préférable, car on traite ainsi à la fois, les parties "hauteur et surface". L'extrémité pourra recevoir un coude pour renvoyer l'eau dans une autre zone recevant peu de mouvement.
(Ce tuyau n'est pas un réceptacle à bactéries, car l'eau y circule en permanence)

Les trous percés dans le PVC devront constituer une surface importante relativement à la surface du tuyau, car on est à priori en fonctionnement gravitaire à ce stade. La répartition des trous sur le tuyau sera faite le plus souvent suivant 2 ou 3 génératrices principales à 90°. (Haut,  bas et un latéral). Le tuyau étant fixé proche d'une paroi, on réalisera seulement quelques trous pour le faible espace entre le tuyau et la paroi.

Quelle sera la répartition des trous le long du tuyau ? A l'origine, j'avais réalisé sur ce point une répartition logarithmique avec faible distance inter-trous au point haut et trous plus  espacés vers le bas, mais j'ai un petit doute sur le bien fondé de cette répartition. Ceci avait été principalement motivé par la présence d'une crépine d'aspiration juste en dessous.
Bref cela reste cette fois du domaine du détail de réalisation. Que le percement soit linéaire ou logarithmique direct ou inverse, doit assez peu agir sur le résultat du mélange, mais il faut penser à faire des trous là où il y a beaucoup d'eau avec de grands volumes contigus.

La réalisation et le fonctionnement sont représentés ici sur cette photo d'une bâche en rénovation, où l'on distingue le brouillard d'eau à chaque trou. Évidemment, la photo est prise bâche quasiment vide (Sans contre pression) puisque autrement on ne verrait rien ! Cela donne pourtant une idée de ce qui se passera lorsque la bâche sera remplie complètement ou partiellement.

On remarquera le jet d'eau  qui arrive en bout de conduite, qui n'est plus qu'une petite partie du flux initial, mais qui devrait assurer les mouvements d'eau dans les zones "oubliées".

4 Méthode de contrôle

Ce contrôle peut s'effectuer en sortie de pompe de reprise ou en début de réseau, avec la mesure du taux de chlore à intervalles réguliers (et irréguliers). La précision n'est cependant pas très bonne pour des dosages entre 0.1 ou 0.3 mg de chlore par litre, et il est souvent difficile d'apprécier, d'autant que les vagues d'eau chlorée peuvent se produire à des dizaines de minutes d'écart suivant les constantes de temps de répartition (Statistiques).
De plus même, les appareils numériques de dosage du taux de chlore par colorimétrie peuvent fournir des indications peu fiables, puisque les valeurs évoluent rapidement au fil du temps, et il est nécessaire de prendre toujours le même temps de référence après introduction du DPD dans l'éprouvette.

On sera donc condamné à espérer une meilleure répartition. Ceci étant on constatera indirectement le plus souvent une absence d'analyses mauvaises chez les particuliers.
Cette absence de mauvaises analyses est naturellement à conjuguer avec les autres améliorations réseau, sans que l'on puisse imputer directement le bon résultat à cette homogénéité de chloration, mais il est certain que cela y contribue et que c'est ainsi avec des petits riens que l'on arrive à une qualité irréprochable.

5 Conclusions

Ce procédé est simple, et reste d'un coût dérisoire pour un Syndicat ou même une petite commune.
C'est seulement quelques mètres de PVC du diamètre correspondant et au besoin quelques supports inox.
Si le résultat n'est pas véritablement mesurable, il  assure cependant un mélange plus satisfaisant en ayant simplement assuré une meilleure répartition dans la hauteur et dans la surface d'une bâche, et rend l'eau plus homogène au niveau de la crépine d'aspiration et donc du réseau.

On notera également que la sensibilité d'un réseau aux variations de chloration est très accentuée sur les réseaux de type refoulement-distribution et quasiment pas sur les réseaux où refoulement et distribution sont séparés. (Il y a un réservoir qui assure toujours le mélange, tant sur la conduite de refoulement, que dans le réservoir de distribution lui-même.
Ces variations peuvent se répercuter au niveau des abonnés dans les réseaux type refoulement-distribution. Une bonne homogénéité de traitement réduit ainsi les risques de prolifération bactérienne tant au niveau production que réseau.

On notera aussi d'une façon générale, qu'il est possible de corriger quelque chose de mauvais, mais stable, alors que c'est impossible de traiter quelque chose en perpétuel changement, car on se sait plus alors choisir la "mauvaise valeur" à corriger !

On fera également attention aux "temps de contact", temps nécessaire pendant lequel le chlore doit être au contact des bactéries pour les détruire. (L'action du chlore à faible dose n'est jamais instantanée voir l'article sur la chloration).

Dans les recoins possibles des bâches et réservoirs, puisque l'on en parle, pensez aussi aux échelles d'accès qui baignent dans l'eau. Il faut demander des modèles ayant des longerons et barreaux pleins. Même avec un mélange de chlore parfait, il ne serait pas possible d'atteindre de tels recoins !

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