Contribution de l'ozonation au traitement des eaux de piscines

COMMUNICATION PRÉSENTÉE AU 3ᵉ CONGRÈS INTERNATIONAL DE L’I.O.I. (INTERNATIONAL OZONE INSTITUTE)À PARIS, LE 5 MAI 1977

par K. ORGLER et J.-P. LEGERON — Société TRAILIGAZ

Dès la plus haute antiquité l'eau a attiré l'homme et il serait fastidieux de vouloir faire l'historique des bassins de natation que l'on appelle piscines.

Si certaines sont utilisées à des fins thérapeutiques, pour le profane les piscines sont synonymes de lieux de bien-être, ce qui les rend de plus en plus populaires. Bien sûr l'eau doit être de qualité irréprochable : pour le baigneur cela signifie limpidité, absence de goûts et d’odeurs, aspect et contact agréables de l'eau ; pour l’hygiéniste ces notions ne sont que très incomplètes : en effet celui-ci doit tenir compte des matières organiques ainsi que des germes introduits. L’eau évacuée des piscines est presque toujours en partie ou totalement recyclée, pour des raisons économiques. Il est donc nécessaire d'épurer cette eau de façon à ce qu'elle soit de qualité au moins aussi bonne que l'eau potable.

Parmi les modes de traitement, l'ozonation rencontre un accueil de plus en plus favorable, et la présente étude a pour but de faire plus ample connaissance avec ce procédé d’épuration.

I. — PROBLÈMES RELATIFS AUX PISCINES

Avant de décrire le procédé d’ozonation il est nécessaire d’énoncer quelques observations sur les facteurs polluants et les moyens de lutte qui y sont rattachés ; c'est ainsi que seront abordés successivement les facteurs de dégradation de la qualité de l'eau, leur impact sur les baigneurs et les moyens d’épuration correspondants.

a) Facteurs de dégradation de la qualité de l'eau :

Si l'on admet que l'eau d’appoint n’apporte aucune nuisance, il existe deux causes principales à ces phénomènes : l'environnement et les baigneurs.

— L'environnement

Essentiellement véhiculés par l'atmosphère, les éléments indésirables se retrouvent en quantités plus importantes dans les piscines de plein-air que dans les piscines couvertes : il y a alors apparition dans l'eau de matières essentiellement en suspension (tableau 1).

TABLEAU 1

— les baigneurs

On admet généralement qu’ils sont les principaux agents de dégradation de la qualité de l'eau, en introduisant de nombreuses matières tant sous forme soluble, que colloïdale ou en suspension. À titre indicatif, le tableau 2 donne un aperçu de l’apport chimique et microbiologique des baigneurs.

TABLEAU 2

Du point de vue quantitatif, les estimations moyennes avancées montrent qu'un baigneur émet 30 à 50 ml d'urine et apporte 3 g de matières organiques, dont 0,8 à 1,1 g de carbone organique.

b) Problèmes sanitaires

Seules les principales nuisances occasionnées par l'eau des bassins seront mentionnées ici : quant aux voies de pénétration des éléments chimiques ou microbiologiques, elles sont de deux catégories : buccale ou cutanée.

TABLEAU 3

Les risques vont de la simple irritation des muqueuses à des maladies pouvant engendrer la mort. Le tableau 3 fait état de quelques conséquences dues à la contamination des baigneurs.

Il serait hors de propos de vouloir énumérer toutes les conséquences déjà rencontrées, mais il est important de savoir que des maladies telles que l'hépatite infectieuse, la poliomyélite, voire la fièvre typhoïde peuvent être contractées dans des piscines.

c) Épuration des eaux recyclées

Étant chargée d’éléments indésirables comme on vient de le montrer, l'eau recyclée doit être épurée de façon à être au moins d’aussi bonne qualité que l'eau d’appoint, c’est-à-dire l'eau potable.

Le traitement d’épuration comporte plusieurs étapes qui vont être décrites ci-après ; leur énumération ainsi que l’ordre utilisé ne signifient nullement qu'il faille dans tous les cas, et successivement, les appliquer.

— Traitement des matières en suspension et des matières colloïdalesLe principe en est la filtration qui peut être soit grossière, soit fine. Dans le premier cas, il s’agit de préfiltration sur filtres à cheveux. Dans le deuxième cas, qui correspond à la filtration proprement dite, différents types de filtres peuvent être utilisés : filtre à sable, filtre à sable rapide, filtre bicouche (sable hydro-anthracite — charbon actif), filtre à diatomées.

— Traitement des matières colloïdales et des matières dissoutesCe traitement est assuré selon deux principes, à savoir : la floculation et l'oxydation.

La floculation : le sulfate d’alumine est le floculant le plus couramment utilisé. D’autre part, il faut noter que, dans le cas où il y a floculation, il n’est pas recommandé d’effectuer une filtration sur filtre à diatomées.

L'oxydation : selon le type de stérilisant utilisé, l'oxydation des matières organiques est plus ou moins prononcée. Dans le cas où l’ozone est utilisé, les réactions d’oxydation sont plus importantes, tout particulièrement si, d'une part, l'eau a subi au préalable une floculation et une filtration, et si, d’autre part, la stérilisation est effectuée dans des conditions bactéricides et virulicides.

— Traitement des germesIl s'agit essentiellement d’éliminer les risques microbiologiques et, dans ce but, de nombreux désinfectants sont couramment utilisés. Ce sont le chlore et les composés chlorés, le brome et les composés bromés, ainsi que l'ozone.

C'est d’ailleurs l'application de ce dernier, à savoir « l’ozonation », qui va être étudiée dans le chapitre suivant.

II. — LE TRAITEMENT DES EAUX DE PISCINES PAR L’OZONE

L'obtention de bons résultats, tant chimiques que microbiologiques, est fonction de l'observation simultanée de deux conditions importantes qui sont :

— Le traitement de l’eau recyclée à des fins bactéricides et virulicides.— La réalisation d’un système hydraulique efficace et adapté à ce mode de traitement.

Ces deux points essentiels vont donc être détaillés successivement.

a) Les différentes étapes du traitement

Comme il a déjà été mentionné, les bonnes conditions finales de désinfection dépendent des autres traitements physico-chimiques que l'eau a subis au préalable.

L’ozonation, qui participe à la fois à l’oxydation des matières organiques ainsi qu’à la stérilisation des eaux avant leur retour dans la piscine, voit ses conditions se modifier selon la qualité du prétraitement. C'est pourquoi les diverses étapes du traitement des eaux de recyclage vont être décrites : il s’agit de la pré-filtration, de la floculation, de la filtration et de l’ozonation.

— La pré-filtration

Le pré-filtre (ou filtre à cheveux) sert à retenir les particules grossières et à protéger la pompe de circulation d'eau située en aval. Sa conception doit permettre un nettoyage périodique et rapide.

— La floculation

Son but est d’éliminer les particules colloïdales, les suspensions fines et les substances dissoutes, en formant des flocons et des amas apparents de matières séparables par la filtration.

L’agent floculant le plus usité est le sulfate d’alumine (1 à 3 g/m³), parfois remplacé par le chlorure ferrique ou l’aluminate de sodium.

L’introduction de l'agent floculant doit se faire dans la conduite de refoulement juste en aval de la pompe de recyclage afin de profiter de l’écoulement turbulent pour assurer une homogénéisation et un temps de contact suffisants avant filtration.

— La filtration

Précédée d'une floculation (voire d'une ozonation), la filtration permet d’éliminer toutes les matières responsables de la turbidité et contribue ainsi à améliorer le rendement de l’ozonation tant du point de vue épuration chimique que microbiologique.

Dans le cadre de cette étude, seules quelques caractéristiques sur des filtres couramment utilisés sont données dans le tableau 4. Il faut noter que les filtres à sable rapide ainsi que les filtres à diatomées sont utilisés sans floculation préalable. Ces derniers permettent d'ailleurs d’obtenir un filtrat de très bonne qualité, sans atteindre toutefois la qualité chimique de l'eau d’appoint.

Remarques : en général, la filtration est pratiquée de haut en bas, et la fréquence de lavage des filtres varie de 1 à 3 jours.

— L’ozonation

Composé de synthèse réalisé par effluvation de l'air à l'endroit même de son utilisation, l'ozone participe activement aux phénomènes d’oxydation et de stérilisation dans le cas des eaux de piscines.

Après le fluor, l'ozone est l'oxydant le plus puissant et, de ce fait, il contribue à faire de l'ozonation le procédé le plus efficace, en agissant selon les modes suivants :

@ Oxydations directes :

— Par ozonolyse.— Par libération d'un atome d’oxygène actif.

@ Oxydations indirectes :

— Par création de radicaux libres et d'eau oxygénée.— Par catalyse des réactions d’oxydation dues à l’oxygène dissous.

Dans le traitement des eaux de piscines, ces réactions s’effectuent essentiellement dans les chambres de contact. Cependant, les oxydations par voie indirecte se poursuivent dans les bassins même en absence de quantités dosables d’ozone.

Du point de vue microbiologique, seul un potentiel d’oxydoréduction défini et maintenu pendant une période suffisante détermine la cinétique de l'effet bactéricide et virulicide en présence d’un taux résiduel de stérilisant dans l’eau. Ainsi, à titre comparatif, pour un potentiel d’oxydoréduction de 650 mV, l'inactivation des virus s’effectue au bout de 4 minutes avec 0,4 ppm d’ozone résiduel dissous, au lieu de 30 minutes avec 0,5 ppm de chlore libre.

En pratique, le potentiel d’oxydoréduction mesuré dans l’eau ozonée atteint fréquemment 850 mV à un pH voisin de 7,5. Une telle valeur, obtenue vers la fin du traitement, apporte une amélioration sensible de la qualité et du pouvoir bactéricide permanent de l’eau dans les piscines.

Après ces considérations générales, il importe de décrire les systèmes de mise en œuvre et plus particulièrement la diffusion de l’ozone par corps poreux, technique qui a été choisie à la suite d'une évolution rationnelle.

TABLEAU 4

C'est ainsi que l'air ozoné passe à travers des diffuseurs généralement en céramique, de façon à former dans l'eau des bulles de 3 à 5 mm de diamètre : cette taille optimale permet un renouvellement continu de l'interface gaz-liquide grâce à des courants internes de convection dans les bulles ; ainsi se trouve assuré un très bon transfert de l'ozone dans l'eau.

Ces éléments poreux sont judicieusement disposés dans une chambre de contact qui comporte généralement trois compartiments :

• • Le premier compartiment (où air ozoné et eau circulent à contre-courant) a pour but de satisfaire la demande chimique en ozone de l'eau et de créer un taux d'ozone résiduel minimum de 0,4 mg/l : c'est la phase essentielle d'oxydation des matières organiques.
• • Le deuxième compartiment (dans lequel air ozoné et eau circulent à courants parallèles) sert à maintenir le résiduel d'ozone dissous de 0,4 mg/l minimum : c'est la phase de stérilisation pendant laquelle l'ozone en provenance directe du générateur participe aux réactions d'oxydation plus lentes. Ainsi l'application de l'ozone dans des conditions bactéricides et virucides permet d'affiner l'eau en améliorant entre autres ses qualités organoleptiques.
• • Le troisième compartiment dans lequel l'eau ozonée se déverse par un trop-plein sert de désaturateur ; l'eau est ainsi débarrassée de l'excès d'ozone dissous.

Quant à la chambre de contact, elle peut être de deux types différents :

• • Type « gravitaire » : le recyclage de l'eau, dont la hauteur atteint 4 mètres dans les compartiments d'ozonation, se fait gravitairement. S'il est possible de traiter de gros débits et d'éviter des phénomènes de corrosion puisqu'elles sont construites en béton, ces chambres de contact entraînent par contre la nécessité d'un double pompage lorsqu'elles sont situées en dessous des piscines.
• • Type « sous pression » : la hauteur de l'eau au-dessus des corps poreux varie de 2,8 à 4 mètres. Situées en dessous des bassins de natation, ces chambres de contact présentent plusieurs avantages : encombrement réduit, simple pompage, meilleure dissolution de l'ozone, faibles pertes en ozone… Par contre, elles ne sont utilisables que pour des débits de faible ou moyenne importance, et surtout les risques de corrosion sont augmentés dans le cas où elles ne sont pas construites en acier inoxydable.

Quel que soit le type de chambre de contact, toute fluctuation de la qualité de l'eau de recyclage entraîne une variation correspondante du taux de traitement afin de maintenir une teneur en ozone dissous efficace pendant toute la durée du temps de contact. Cet ajustement du taux de traitement s'effectue grâce à une régulation automatique de la production d'ozone en fonction du résiduel dissous mesuré en permanence par un appareil analyseur.

Ainsi, à tout instant, les caractéristiques physico-chimiques, bactériologiques et organoleptiques de l'eau correspondent, à la sortie des chambres de contact, aux normes de potabilité.

b) Le circuit hydraulique des piscines

Dans le premier chapitre ont été décrits les facteurs de dégradation de la qualité de l'eau, mais qu'en est-il de leur distribution dans les piscines ?

Si les matières en suspension ont tendance à sédimenter, en revanche la majeure partie des germes se retrouve dans la couche supérieure de l'eau avec les différentes sécrétions principalement rhinopharyngées. Il ne faut pas négliger cependant le rôle de brassage et d'homogénéisation causé par les baigneurs, et c'est pourquoi un circuit hydraulique particulièrement bien adapté doit satisfaire à deux exigences principales :

• • Éliminer l'eau au fur et à mesure de la dégradation de sa qualité le plus rapidement possible et en tout point de la piscine.
• • Fournir l'eau de recyclage et d'appoint grâce à une équirépartition judicieuse permettant le parcours de l'eau traitée même dans les endroits les plus défavorisés.

Deux circuits hydrauliques semblent répondre à ces principes : ce sont les circuits inversés et les circuits mixtes.

— Le circuit hydraulique inversé

L'admission de l'eau dans la piscine se fait grâce à un réseau de pièces de refoulement disposées sur toute la surface du radier : de forme particulière, ces bouches distribuent l'eau radialement et contribuent ainsi à accentuer l'effet de rapide répartition et de mélange. Cette eau est ensuite recueillie en surface par des goulottes aménagées sur les côtés longitudinaux ou sur le contour extérieur du bassin ; elle se déverse enfin dans un bac tampon avant de subir un traitement d'épuration et d'être réintroduite dans la piscine. Les caractéristiques aussi bien d'aspiration que de refoulement sont analogues à celles utilisées dans le cas de circuit mixte et vont être décrites ci-après.

— Le circuit hydraulique mixte

Comme son nom l'indique, le circuit mixte prévoit une reprise simultanée de 50 à 75 % du débit horaire d'eau de recyclage en surface et de 20 à 50 % par le fond.

Le départ de l'eau au fond de la piscine s'effectue soit par un ou plusieurs caniveaux axiaux, soit par des grilles d'aspiration en nombre supérieur ou égal à celui des pièces de refoulement. Celles-ci sont également réparties de façon équidistante dans le sens longitudinal du bassin et la vitesse maximale d'aspiration n'y est pas supérieure à 0,30 m/s. D'autre part, une fraction de l'eau est recueillie en surface par des goulottes disposées comme dans le cas du circuit hydraulique inversé.

L'eau traitée est introduite dans la piscine par des bouches de refoulement appropriées, à une vitesse comprise entre 3 et 3,5 m/s. Vues en plan, elles sont disposées en échiquier dans les parois longitudinales à une hauteur équidistante du radier, soit 15 à 25 cm, et selon un espacement de 2,5 à 5 m qui est fonction de la longueur du bassin de natation.

c) Le recyclage des eaux

Que ce soit pour le circuit hydraulique inversé ou mixte, il est souhaitable d’adopter un temps de recyclage aussi court que possible (en pratique, il se situe entre 3 et 5 heures).

En résumé, la figure IV montre le schéma général du traitement à ozone des eaux de piscines. Parmi les différentes étapes trois d’entre elles ont été mentionnées et vont maintenant être étudiées : il s'agit du réchauffement des eaux, ainsi que des possibilités de correction du pH et d’adjonction d'un désinfectant rémanent.

— Le chauffage des eaux

La température de l'eau devant être de 22 à 27 °C (selon qu'il s'agit de piscines couvertes ou non) un réchauffement est souvent nécessaire : il s'effectue en général avant l'ozonation, mais peut parfois être situé après la chambre de contact ; dans ce cas, si le réchauffeur participe à la destruction thermique de l'ozone résiduel éventuellement présent dans l'eau, il doit cependant être construit en acier inoxydable afin d’éviter tout phénomène de corrosion.

— La correction du pH

Elle n’a lieu que très occasionnellement et est en général effectuée au niveau du bac-tampon par addition soit de carbonate de soude, soit d’acide chlorhydrique dilué.

— L’adjonction d’un désinfectant rémanent

Dans certains cas (législation, circuit hydraulique mal adapté, …) il est nécessaire de disposer d'un désinfectant rémanent au niveau des bassins de natation.

L’addition se fait presque toujours sur le circuit hydraulique entre la chambre de contact et les bouches de refoulement.

Lorsque aucun désinfectant n'est ajouté, il est avantageux d’avoir un très faible résiduel d’ozone dissous (soit 0,05 à 0,1 mg/l) aux bouches d’entrée dans les bassins : l'eau est alors non seulement stérilisée mais désinfectante. La température élevée de l'eau et de l'air qui est d’autre part humide, ainsi que la ventilation de l’atmosphère au-dessus des bassins dans le cas de piscines couvertes, contribuent à prévenir toute gêne occasionnée aux baigneurs par l'ozone. Ces derniers d’ailleurs sont capables de détecter l'ozone à l’état de traces (0,01 ppm) et les premiers effets nocifs apparaissent chez l'homme seulement après inhalation de 0,1 ppm pendant 8 heures. En outre, avec l'installation d'un détecteur d’ozone dans l’air ambiant branché en permanence, il est clair qu'un tel système offre toutes les garanties de sécurité aux utilisateurs de piscines.

III. — EXEMPLES DE RÉALISATIONS ET RÉSULTATS

Il serait fastidieux d’énumérer toutes les piscines utilisant l’ozonation pour traiter leurs eaux recyclées, qu'il s'agisse de bassins couverts ou non. Néanmoins citons à titre indicatif : les piscines de Vanves, Tours, Livry-Gargan, Villeneuve-la-Garenne, et Belfort. Quant aux trois cas qui vont être exposés ci-après, ils donnent un aperçu de la variété des techniques ainsi que de leur utilisation : publique, médicale, et privée.

a) La piscine publique A (Allemagne de l'Ouest)

Cette piscine couverte est de conception et de réalisation très modernes : en effet, pendant quelques minutes par heure un système pneumatique permet de créer des vagues artificielles qui sont très appréciées du public. Le reste du temps elle fonctionne comme une piscine normale dont les caractéristiques sont les suivantes :

• — Dimensions du bassin : 12,5 m × 33,3 m × 0,8 à 2,8 m.
• — Volume et température de l'eau : 740 m³ — 28 °C.
• — Débit d’eau de recyclage : 150 m³/h.
• — Quantité d’eau d’appoint : 29,6 m³/jour.

Le traitement des eaux recyclées fait appel successivement aux étapes ci-après : bac-tampon, floculation avec du sulfate d’alumine, filtration multicouche, ozonation et réchauffement des eaux. Les paramètres de l’ozonation sont :

• — Taux de traitement : 0,5 mg/l le jour et 0,75 mg/l la nuit.
• — Rendement de l’ozonation (diffusion par poreux en céramique dans la chambre de contact sous pression) : 94 à 97 %.
• — Résiduel d’ozone dissous : 0,04 à 0,175 mg/l à l’entrée du bassin.
• — Temps de contact : 6 minutes.

Quant aux résultats chimiques et bactériologiques, ils sont consignés dans le tableau 5 :

TABLEAU 5

EAU DU BASSIN

Cette piscine dont les eaux ne renferment pas de désinfectant rémanent est un exemple de réalisation où l’ozone seul, convenablement appliqué, permet d’obtenir d’excellents résultats tant chimiques que microbiologiques.

b) La piscine médicale B (Espagne)

Le problème majeur qui se présente dans toutes les installations d’hydrothérapie dans lesquelles les malades sont traités à des fins de rééducation consiste en un risque d’infection bactérienne de l’eau puisque, en général, les malades paraplégiques qui ont recours à ce type d’installations sont porteurs d’importantes infections urinaires. Ainsi chaque paraplégique peut apporter après une séance de piscine de 15 000 à 40 000 germes viables par millilitre d’eau. Ces germes issus des urines sont principalement des E. Coli, des Proteus sp., des bacilles pyocyaniques, voire des staphylocoques.

La piscine médicale B possède les caractéristiques suivantes :

• — Volume et température de l’eau : 33,5 m³ — 36 à 38,5 °C.
• — Débit d’eau de recyclage : 10,5 m³/h.

Le traitement des eaux recyclées fait appel à une préfiltration, une ozonation, une filtration sur diatomées puis sur charbon actif, et finalement une addition de chloramines ou d’eau de javel. Les paramètres de l’ozonation sont :

• — Taux de traitement : 1,4 mg/l.
• — Temps de contact : 6 minutes.
• — Résiduel d’ozone dissous (sortie de colonne) : 0,4 mg/l.
• — Rendement de l’ozonation (mise en contact par émulseur à injection totale) : 96,3 %.

Afin de tester l’efficacité d’un tel système il a été procédé à la contamination expérimentale de l’eau avec trois espèces bactériennes, à raison de 50 000 germes par millilitre et par espèce.

Différents prélèvements dans le temps ont donné les résultats exprimés en milliers de bactéries par millilitre dans le tableau 6.

L’énergique efficacité bactéricide de l’ozonation est de nouveau démontrée et l’efficacité de la méthode offre une grande sécurité en cas de contamination massive des eaux du bassin.

c) La piscine privée C (France)

C’est une piscine à l’eau de mer qui possède un circuit hydraulique mixte : le prélèvement de l’eau se fait par moitié en surface et par moitié par le fond du bassin. Aucun stérilisant rémanent n’est ajouté mais il faut noter la présence de brome libéré par ozonation de l’eau de mer.

TABLEAU 6

(*) Staphylocoque plasmocoagulosa positiva.

Les caractéristiques de cette piscine sont les suivantes :

• — Volume du bassin : 720 m³
• — pH et température de l'eau : 7,5 à 7,7 — 24 à 27 °C
• — Débit d'eau de recyclage : 120 m³/h
• — Taux de traitement : 0,95 mg/l
• — Temps de contact : 6 mn
• — Rendement de l’ozonation (diffusion par poreux en céramique dans la colonne de contact de type gravitaire) : 99 %
• — Résiduel de brome libre :
  • + à la sortie de l’ozonation : 0,6 mg/l
  • + à 0,20 m de profondeur dans le bassin : 0,18 à 0,33 mg/l
  • + à 1,60 m de profondeur dans le bassin : 0,20 à 0,36 mg/l

S’il est vrai aussi que le recyclage des eaux et leur épuration sont devenus quasiment systématiques, il n’en est pas moins vrai que les systèmes de traitement, y compris ceux utilisant l’ozonation, n’offrent pas toujours les garanties de sécurité nécessaires.

En ce qui concerne l’utilisation de l’ozone, l’obtention de mauvais résultats doit être imputée au non-respect d’une ou bien des deux conditions primordiales que sont l’ozonation dans les conditions bactéricides et virucides d’une part, et d’autre part l’adaptation du circuit hydraulique. La qualité « Eau potable » des eaux recyclées peut être avantageusement contrôlée par la mesure du résiduel d’ozone dissous à la sortie des chambres de contact, soit manuellement par méthode chimique, soit automatiquement grâce à un analyseur. Dans ce dernier cas, l’ozonation peut être optimisée en adaptant à chaque instant la production d’ozone à la charge, c’est-à-dire à la fréquentation des bassins.

Des analyses en date du 28 mai 1974 montrent l’absence totale de bactéries (E. coli, coliformes, salmonelles, streptocoques fécaux, germes totaux), ce qui permet de qualifier l’eau de baignade comme excellente.

CONCLUSIONS

S’il est vrai que les piscines sont devenues populaires, elles doivent cependant attirer bien le simple baigneur que le nageur de compétition car aucune imprudence dont les effets se manifesterait immédiatement ou à retardement.

BIBLIOGRAPHIE

• HALLOPEAU J. — Ozonation, rapport général n° 4, Congrès AIDE, Stockholm
• HAGEMEISTER (JENSCHECK) — Altwässer-Behandlung von Schwimm-…
• LUOND S. — « Sport- und Bäder-…
• MAURIN J., SAUNIER B. — Les problèmes sanitaires posés par les piscines, Bulletin trimestriel de l’ENSP, 3 (1974), 386-405.
• MEINS W. — Nouvelles méthodes pour la désinfection longue durée des piscines par procédé brome-ozone. La Tribune du Cebedeau, 377 (1975), 184, 191.
• OLIVIERI V.P., KRUSE C.W., HSU Y.C., GRIFFITHS A.C., KAWATA K. — The comparative mode of action of chlorine, bromine and iodine on bacterial viral disinfection. Water and Wastewater, 1974, 145-161.

K. ORGLER – J.-P. LEGERON

Le cycle « Ozone et traitement de l’eau » dans L’EAU ET L’INDUSTRIE

1. 1) Affinage de l’eau potable à l’usine de La CHAPELLE à Saint-Étienne-du-Rouvray (Seine-Maritime) avec pré-ozonation et post-ozonation, par D. VERSANNE et Ph. REINMANN — n° 9, page 21.
2. 2) L’« International Ozone Institute » (I.O.I.) et son Comité Européen — n° 11, page 47.
3. 3) Le 1er Congrès international de l’I.O.I., Paris, 4-5-6 mai 1977 — n° 16, page …
4. 4) Un réseau de régulation automatique de la production d’ozone : l’usine de NANTES-LA-ROCHE, par P. FONTALINANT, M. PARE et J. GUISLAIS — n° 16, page 73.
5. 5) Rôle de l’ozone dans la nitrification bactérienne de l’azote ammoniacal : cas de l’usine de La CHAPELLE à Saint-Étienne-du-Rouvray, par C. GOMELLA et B. VERSANNE — n° 16, page 78.
6. 6) Protection d’un réseau d’eau ozonée vis-à-vis des germes, par H. LAMBLIN — n° 17, page 35.
7. 7) Application d’un microprocesseur dans une installation d’ozonation, par M. MARETS — n° 18, page 63.
8. 8) Détermination de l’ozone résiduel dans l’eau, par A. DERREUMAUX et A.-T. PALIN — n° 19, page 57.
9. 9) Contribution à l’étude de la désinfection d’eaux usées par mélange oxygène-ozone, par B. HUGUES, M. PLISSIER, J.-P. TORRES — n° 20, page 67.

LES TECHNIQUES LES PLUS MODERNES DE L’EXTRUSION

AU SERVICE DE LA RÉALISATION DE TUBES CRÉPINÉS

POUR LE DRAINAGE ET LE CAPTAGE DE L’EAU.

par Paul CLAUSSEIngénieur E.T.P. ConseilSpécialiste en captage d'eau souterraine

LE PARADOXE DU TUBE CRÉPINÉ

D’une manière générale, lorsqu’il est question de tubes, on s’attend à parler de résistance aux pressions provoquées par les liquides transportés, d’étanchéité des jonctions.

Or le tube crépiné est à sa manière un paradoxe, puisque les qualités qu’on en escompte sont presque contraires.

Au niveau de la résistance, ce sont les contraintes externes qui seront prises en compte. Quant à l’étanchéité, il conviendra qu’elle soit la plus mauvaise possible.

A priori, le tube crépiné semble donc devoir être un élément particulièrement simple à réaliser. À la limite, cependant très fréquente, c'est un tube quelconque de diamètre approprié que l’on perfore de manière plus ou moins régulière.

Or la réalité est moins simple et il se révèle très difficile, voire aléatoire, de trouver des tubes crépinés aux performances idéales et davantage encore de réaliser ces tubes en atelier ou sur chantier, en attendant d’eux des qualités satisfaisantes.

En effet, s'il paraît simple de réaliser un tube perforé ayant une importante capacité de drainage en raison d’un rapport parties vides/parties pleines très favorable, il est déjà plus difficile, tout en maintenant cette perméabilité, de s’assurer qu’à l’usage les perforations ne vont pas se colmater et, à l’extrême, que le tube lui-même ne sera pas encombré de débris de terrain, qui en réduiront d’autant le débit potentiel.

De même, si les problèmes de résistance du tube à des pressions internes ne se posent plus, par contre, ceux de résistance à des contraintes externes ne s’en trouvent qu’accentués et chaque perforation réalisée en reprise sur un tube standard ne peut que contribuer à en réduire sa résistance.

C'est en cela que la sortie de ces nouveaux tubes crépinés réalisés par application d’une technique d’extrusion horizontale présente de l'intérêt. Ils apparaissent comme ayant été spécialement étudiés pour résoudre tous les problèmes de drainage et de captage d'eau.

UN CHAMP D’APPLICATIONS ÉTENDU

D'une manière générale, le tube crépiné a trois fonctions.

D'une part, contribuer, par le vide qu’il crée, à faciliter l'écoulement de l'eau et par conséquent l’assainissement d’un terrain.

D’autre part, augmenter le débit potentiel d'un ouvrage de captage, en accroissant la surface captante disponible.

Enfin, constituer au sein d’un milieu compact, dont on souhaite étudier les caractéristiques hydrauliques, un volume libre, qui permettra le passage d’instruments dont les mesures seront le reflet exact des particularités du terrain.

Ainsi, il apparaît que si dans ces deux premières applications le tube crépiné doit constituer un élément spécialement actif, dans le dernier il doit demeurer un facteur d'une parfaite neutralité et, à ce titre, n’induire à aucune erreur par les retards qu'il pourrait imposer à la transmission de phénomènes.

En dehors de cette fonction de captage et selon le cas, le tube crépiné peut en avoir une autre, celle qui consiste à acheminer l'eau vers un point défini.

À ce titre, son débit potentiel doit être suffisant pour qu’il n’y ait pas contradiction entre la capacité théorique de drainage et la capacité réelle d'évacuation, puisque dans tous les cas la phase de captage de l'eau constitue le préalable à la phase de son transport.

L’emploi du tube crépiné s'impose dans de nombreuses circonstances et plus particulièrement :

Lors d’opérations d’assainissement de terrains naturellement trop humides, afin de leur assurer une plus grande stabilité :

— drainage d’ouvrage d’art (pont, bâtiment...)  
— drainage routier  
— drainage de piste d’aérodrome  
— drainage de remblai  
— stabilisation de fondations  
— stabilisation de talus.

À l’occasion d’études de sol, pour déterminer les caractéristiques du terrain qui permettront le calcul des fondations.

Lors d’études de nappes d’eau et de perméabilité.

Afin d’améliorer le pouvoir captant d’un forage ou d’un puits en réalisant des drains horizontaux.

Chaque fois qu’il s’agit de procéder au rabattement d’une nappe aquifère, pour rendre possible un travail à l’abri de l’eau.

La mise en œuvre du tube s’effectue selon le cas :

— par pose en tranchées ouvertes (cas pour un certain nombre de problèmes de drainage de surface),  
— par poussage à l’intérieur d’un tube métallique qui est retiré une fois le tube crépiné mis en place (cas de drainage de talus),  
— par poussage direct dans le terrain après qu’une foreuse a réalisé l’avant-trou,  
— par poussage direct dans le terrain (alluvionnaire en général) à l’aide d’une presse (cas de la décanalisation d’un puits, ou de captage par puits et drains horizontaux) (1),  
— par descente verticale d’un tube de forage que l’on retire une fois le tube crépiné mis en place (cas des piézomètres et rabattements de nappes).

DES PROBLÈMES FRÉQUENTS DE MISE EN ŒUVRE

C’est bien entendu l’éternel problème de l’adaptation d’un matériau à la fonction qu’il est supposé remplir.

Nous nous sommes livrés à une analyse expérimentale, et in situ, des différents tubes crépinés couramment utilisés à ce jour, que ceux-ci soient disponibles à l’état crépiné ou bien que les perforations soient réalisées par reprise sur un tube standard plein, par l’utilisateur.

Cette approche n’a pas pour prétention d’être exhaustive, mais à notre sens elle rend assez bien compte des difficultés essentielles rencontrées par les professionnels lorsqu’ils ont recours aux tubes crépinés.

À l’évidence, nous ne saurions méconnaître les particularités de telle ou telle utilisation spécifique et en ce domaine moins qu’en tout autre, on ne saurait ériger en règle ce qui ne constitue que des généralités.

Maniabilité

La première difficulté qui se présente concerne le problème de la maniabilité. On sait à quel point dans les travaux publics, les manutentions peuvent se révéler coûteuses par le temps perdu et le personnel immobilisé.

Le drain métallique à ce titre est évidemment le plus lourd, mais il a cependant pour lui de ne pas être fragile et de pouvoir être stocké sans danger à l’extérieur quelle que soit la température.

Néanmoins, à défaut d’être galvanisé (ce qui conduit à une élévation importante de son prix de revient) il doit être abrité des intempéries, ce qui sur un chantier présente souvent des difficultés.

Le tube crépiné en PVC est déjà beaucoup plus intéressant au niveau du poids (d = 1,45), mais en contrepartie il est assez fragile, cassant, si bien qu’il peut y avoir des pertes non négligeables lors de la mise en œuvre.

(1) Voir L’EAU ET L’INDUSTRIE, n° 18, août-septembre 1977, du même auteur « Nouvelle technique pour le captage de l’eau souterraine ».

On pallie cet inconvénient en augmentant l’épaisseur de la matière mais dans ce cas ceci se fait au détriment du poids et conduit à une augmentation du coût. La tenue de ces tubes au froid est insuffisante et en raison des faibles températures nécessaires à l’extrusion nous avons connu des phénomènes de déformation des tubes, sous l’effet de fortes chaleurs, lors de stockage à l’extérieur (les tubes étant stockés en piles, il convient de ne pas oublier qu’à la température ambiante s’ajoute un effet de serre). La déformation ayant eu lieu, si la température s’abaisse rapidement (la nuit par exemple), le phénomène peut ne plus être réversible.

Une meilleure matière disponible actuellement semble bien être le polyéthylène. En ce qui concerne le poids, il se place de façon très favorable (d = 0,92/0,96). Enfin il a une meilleure tenue aux variations de température et en particulier à la chaleur.

Malheureusement, il existe très peu de tubes crépinés en polyéthylène et les entreprises qui choisissent d’employer ce matériau sont presque toujours contraintes de réaliser elles-mêmes les perforations en reprise sur des tubes pleins.

Types de perforation

Le second problème concerne bien entendu la nature (forme et dimension) des perforations réalisées, car dans une très large mesure ce sont elles qui vont déterminer la capacité de drainage théorique et pratique, à long terme, du tube. L’objectif en la matière est de disposer d’une surface captante suffisante pour utiliser pleinement le débit potentiel du tube qui est une fonction de la section. Simultanément il faut éliminer les possibilités de colmatage soit des perforations, soit du tube lui-même et éviter des phénomènes trop importants d’entraînement de particules.

En ce domaine, comme signalé précédemment, il s’offre deux possibilités : réaliser soi-même les perforations sur des tubes standard du commerce destinés à l’adduction ou à l’évacuation, ou préférer des tubes livrés crépinés à l’utilisateur.

La première méthode est très fréquemment retenue en raison de la difficulté qu’ont les entreprises à trouver des tubes crépinés dans des conditions de prix accessibles, surtout lorsque des parois relativement fortes sont nécessaires.

D’une manière générale ces perforations ne sont réalisées que sur tube plastique, car le coût pour les obtenir sur tube métallique serait trop élevé.

Pour autant, cette méthode ne s’avère en aucun cas parfaitement satisfaisante, ne serait-ce que du point de vue économique car le coût de cette reprise est très important même s’il n’est pas toujours très bien évalué par l’entreprise. Sur le plan technique cette solution n’est guère efficace non plus, car si en théorie il est tout à fait concevable d’obtenir un produit fini correspondant exactement à ce que l’on souhaite, il en est tout autrement dans la pratique.

Lorsque les perforations sont réalisées à la scie, la largeur de la fente est déterminée par l’épaisseur de la lame.

En raison de la courbure du tube et de sa paroi (en particulier dans les diamètres courants de 40 mm à 100 mm), si la scie n’intervient pas suffisamment en profondeur, la surface apparente perforée sera sans rapport avec la surface captante réelle. Chaque perforation se présentera alors sous la forme d’un petit entonnoir et les risques de colmatage n’en seront qu’augmentés.

Nous avons à plusieurs reprises relevé sur chantier des tubes crépinés de cette façon, dont le taux de perforations réel n’atteignait pas 0,3 % de la surface totale du tube.

Il est évident qu’en pareil cas il y a inadaptation totale du produit à l’usage que l’on veut en faire.

Pour disposer d’un taux de crépinage satisfaisant, il faudrait dans la pratique réaliser un trait de scie sur environ un tiers de la circonférence, tous les 15 à 20 mm.

Dans la pratique c’est très rarement réalisé car pour des raisons d’économie, de temps, mais aussi de difficulté de contrôle, les perforations sont effectuées de façon extrêmement médiocre.

Par ailleurs lorsque les fentes sont réalisées par l'utilisateur, elles laissent toujours apparaître de nombreuses ébarbures qui constituent autant d’obstacles au passage de l'eau. Enfin les traits de scie, pour des raisons pratiques évidentes, sont nécessairement faits sur le tube, de façon transversale.

Ceci ne présente pas d’inconvénient lorsque le tube est employé pour des opérations de drainage de surface, à la condition qu’on le place au milieu d'un matériau drainant qui va faire écran entre le tube et le terrain (gravier par exemple). Par contre, dans le cas de drainage de talus ou de piézomètre, il y aura un phénomène quasi-inévitable de « tartinage » qui conduit nécessairement dans le temps au colmatage du tube.

Cet effet sera d’autant plus rapide que le terrain sera plus argileux.

En outre les tubes PVC couramment employés ne sont généralement pas très lisses et les frottements lors de la mise en place contribuent à rendre la surface plus adhérente.

Ainsi nous avons pu constater en plusieurs occasions des décalages de plusieurs dizaines de centimètres, voire plusieurs mètres, entre le niveau réel d'une nappe d'eau souterraine et le niveau indiqué dans le piézomètre, ce qui témoigne de l’absence totale de neutralité d'un tel tube par rapport au milieu dans lequel on le place.

Par principe, le niveau réel de la nappe s’établit dans le piézomètre mais il faut attendre plusieurs heures, même plusieurs jours pour que l’équilibre s’établisse ; les mesures deviennent particulièrement aléatoires surtout si l'on entend étudier les niveaux dynamiques réels de la nappe en différents points de celle-ci.

Lorsque le crépinage est réalisé à la perceuse sous forme de perforations circulaires de diamètre variable, on obtient bien entendu des surfaces captantes très supérieures, mais en contrepartie l'utilisateur a la quasi-certitude de colmater le drain, en raison de la très grande quantité de fines qu’il va laisser passer. Il faut alors procéder à des nettoyages, curages ou pompages de nettoiement et, si le tube drain est utilisé pour réaliser des pompages, les fines qu'il laisse passer risquent de détériorer la pompe.

Une meilleure solution consiste donc (lorsqu’ils sont disponibles) à employer des tubes crépinés en usine.

Lorsqu'il s’agit de drains métalliques, les perforations se présentent soit sous la forme de trous, soit sous la forme de métal repoussé.

Dans tous les cas, les surfaces captantes sont très supérieures. Elles atteignent sans difficulté 15 à 25 % et même davantage.

L'inconvénient est que chaque perforation a une surface trop importante, si bien que dans de nombreux terrains il faut recouvrir le tube d'une chaussette filtrante, à moins bien entendu que l'on ne constitue autour du tube une zone qui remplisse cet office.

Lorsqu’on emploie la technique de la chaussette filtrante, à l'occasion de poussage de drains, il y a fréquemment des phénomènes de déchirement tels que, ponctuellement, on peut retomber sur des problèmes de colmatage du drain, en raison des fines qu'il va laisser passer.

Il est possible également de trouver des tubes crépinés en plastique, mais, à quelques exceptions près et généralement coûteuses, ces tubes existent dans des paraisons trop faibles pour être utilisés autrement que dans des opérations de drainage de surface ou, à la rigueur, pour des piézomètres, si l'on ne craint pas des phénomènes d’écrasement dus aux contraintes du sol.

Par ailleurs les perforations se présentant généralement sous la forme de fentes transversales, on retrouve les problèmes de « tartinage » et de colmatage inhérents à ce mode de crépinage.

Ils sont toutefois partiellement compensés par une surface captante plus importante et la plus grande régularité des perforations.

Certains tubes sont fendus transversalement mais disposent à leur surface de rainures longitudinales, de telle sorte que la structure du tube protège un peu les perforations.

Il ne fait aucun doute que ces tubes sont plus performants ; malheureusement, là encore, ils sont disponibles en faible paraison ou alors à des prix très élevés qui ne les rendent accessibles que dans des cas très particuliers.

D’une manière générale, il apparaît donc que les tubes crépinés disponibles à l'heure actuelle sont avant tout prévus pour des utilisations de surface et que leur efficacité optimale suppose qu’ils soient entourés d’une enveloppe filtrante en sable ou gravier.

C’est ce qui explique que très fréquemment les entreprises soient contraintes de réaliser elles-mêmes les opérations longues, coûteuses et souvent irrégulières de crépinage.

Cunette d’écoulement

Pour certaines opérations de drainage il est souhaitable de disposer sur le tube une cunette de drainage sur 120° en général.

Sur les drains en plastique elle existe habituellement et, lorsque le tube est crépiné par l'utilisateur, il lui est facile de la prévoir.

Par contre, sur les drains métalliques, il faut très fréquemment la réaliser en reprise, en passant un enduit.

Cette opération longue n’est pas toujours très facile à exécuter sur chantier et, d’autre part, son efficacité demeure très aléatoire car, lors de l’enfoncement dans le terrain, il y a très souvent des phénomènes d’arrachement.

Résistance

Ce problème doit s’étudier à trois niveaux car le tube est soumis à trois types d’effort.

D’une part une contrainte longitudinale, lors de l’enfoncement ; d’autre part un phénomène de flambage, toujours à l'occasion de l’enfoncement (il est évident que ces problèmes se posent peu lors de pose en tranchée) ; enfin une contrainte transversale sous l'effet du terrain et d'efforts en surface.

Le drain métallique est bien entendu très satisfaisant dans les trois circonstances. Par contre, la situation est différente dans le cas du drain plastique en raison du type des perforations. En effet, chaque fente conduit à une rupture de continuité de la matière et contribue à réduire, dans des proportions très importantes, la résistance du tube tant longitudinale que transversale.

Ainsi, la multitude de fentes affecte très largement les performances du tube et, à terme, sa longévité, car on constatera des phénomènes d’écrasement, voire de rupture, à l'occasion de mouvements de terrain par exemple.

Les jonctions

On en rencontre de deux types.

La première jonction, la plus fréquente, consiste à procéder par collage. Ce n’est pas toujours très facile à réaliser sur chantier selon les conditions climatiques, et il peut y avoir parfois des contraintes de température.

La seconde qui paraît de très loin préférable consiste à raccorder les tubes par manchons filetés.

Il apparaît donc que pour un très grand nombre d'utilisations les tubes disponibles jusqu’à ce jour n’apportent pas toutes les réponses aux problèmes auxquels est confronté l'entrepreneur.

CARACTÉRISTIQUES OPTIMALES D’UN TUBE CRÉPINÉ

1. Sur le plan du crépinage :

Il doit avant tout offrir un rapport parties vides/parties pleines le plus élevé possible.

Néanmoins la taille des perforations devrait pouvoir varier en fonction du problème à résoudre.

Dans les fines (sable plus ou moins argileux) les trous doivent être très petits et très nombreux pour éviter les problèmes de colmatage ; dans des graviers au contraire ces trous peuvent être plus grands afin d’améliorer le rapport parties vides/parties pleines.

Il doit y avoir une relation entre le débit potentiel du tube et sa capacité théorique de drainage.

Une cunette de drainage sur 120° doit être prévue afin de répondre à certaines circonstances d'utilisation.

Sa surface doit être lisse, voire glacée, afin d’offrir le moins d’adhérence possible.

2. Sur le plan chimique :

• @ Le tube-drain doit être imputrescible.
• @ Le tube-drain perforé s’il est métallique doit être galvanisé, afin qu'il soit à l’abri de toute oxydation (oxydation qui bien souvent est telle que les trous ou fentes sont rapidement obturés si le tube métallique n’a pas été sérieusement protégé par galvanisation ou n’est pas en inoxydable — ce qui est toujours très onéreux).
• @ Le tube-drain lui-même ne doit pas être un facteur de pollution des eaux recueillies.
• @ Le tube doit être en une matière inerte qui ne réagisse par conséquent ni à la présence d’agents corrosifs du terrain ni à la présence d'agents bactériens ou microbiens.

3. Sur le plan mécanique :

• @ Le tube doit avoir une excellente résistance longitudinale afin qu’en cas de poussage ou de retirement il ne risque pas de se rompre.
• @ Le tube doit avoir une bonne résistance transversale afin de ne pas risquer de s’écraser dans le terrain sous l’effet des contraintes du terrain lui-même, ou des contraintes de surface.
• @ Le tube doit avoir une bonne résistance au flambage afin que dans le cas d’un poussage du drain il ne risque pas de se déformer.
• @ Les perforations ne doivent pas nuire à la résistance du matériau ni en particulier à sa continuité mécanique.
• @ Le raccordement des tubes doit se faire de façon à la fois sûre et rapide.

4. Sur le plan de l'utilisation pratique :

• @ Le tube doit être maniable, donc léger, et approvisionnable facilement.
• @ Le tube-drain ne doit pas avoir à subir des transformations sur le chantier telles que perforations et réalisation de cunettes. Il doit donc arriver sur le chantier prêt à l'emploi.

Le meilleur tube crépiné doit donc être peu coûteux, léger, résistant et insensible à la corrosion.

Équipé du plus grand nombre possible de perforations de dimensions ajustables, il ne devrait nécessiter aucune opération avant sa mise en œuvre.

Encoches

UN NOUVEAU TYPE DE TUBE CRÉPINÉ

Très récemment une entreprise vient de sortir un nouveau type de tube crépiné dénommé « CREPINOR ».

Ces tubes présentent de l'intérêt en raison de leurs caractéristiques techniques et parce qu’ils ont été spécialement conçus pour résoudre les problèmes de drainage et de captage.

@ Constitution

Ce tube est fabriqué par extrusion de polypropylène non modifié et il est crépiné au cours de l’opération d’extrusion sur une filière TRICAL (voir le schéma ci-dessus).

La filière TRICAL se compose de deux parties : la partie A en forme de poinçon et la partie B en forme de couronne, s’emboîtant l'une dans l’autre, comme une soupape sur son siège. Des encoches ont été taillées sur la partie B le long des génératrices de sa surface de contact avec la partie A. Lorsque A s'appuie contre B, la matière ne peut passer que par les encoches taillées dans B pour former des filaments verticaux (1, 2, 3, etc.). En soulevant légèrement A, on permet à la matière plastique de s’échapper pour former des anneaux horizontaux de matière (I, II, etc.) qui, collés aux filaments 1, 2, 3, forment un réseau tubulaire à mailles carrées ou rectangulaires.

En ce qui concerne le polypropylène proprement dit, son intérêt réside dans une très faible densité (d = 0,91), une excellente tenue mécanique et en particulier un faible taux de flambage (très bonne rigidité).

La matière permet d’obtenir des produits ayant une tenue sans déformation à des températures élevées (supérieures à 110 °C) ce qui permet des stockages et une utilisation dans des régions à climats très chauds.

Au point de vue chimique, le produit est neutre et convient à des terrains comportant des éléments corrosifs ou des agents bactériens et microbiens.

L'aspect de surface est brillant et il s’avère qu'il bénéficie d'une excellente résistance au rayage.

Techniquement la matière est donc intéressante et ses caractéristiques semblent apporter un compromis efficace entre : maniabilité, neutralité chimique, résistance à l’abrasion et tenue mécanique.

En outre le fait que les perforations soient réalisées au moment même de l'extrusion constitue un élément de nouveauté essentiel.

● Les versions présentées

Il existe actuellement 3 types de ce nouveau tube-drain « CREPINOR ».

A) Le type avec perforations sur 360° :

Dimensions Ø 46/52. Surface de la perforation : 3,5 mm² environ. Nombre de perforations au m² : 13 000 environ. Nombre de perforations au mètre linéaire du tube-drain : 2 200 env.

24 perforations sur la circonférence offrent ainsi une surface captante de 7 700 mm² environ par mètre linéaire.

B) Le type avec perforations sur 240° et cunette sur 120° :

Dimensions Ø 46/52. Surface de la perforation : 3,5 mm² environ. Nombre de perforations au m² de surface du drain : 11 000 environ. Nombre de perforations au mètre linéaire de tube-drain : 1 800 environ, compte tenu d'une cunette sur 120°, offrant ainsi une surface captante de 6 300 mm² environ par mètre linéaire.

C) Le type avec perforations sur 360° (type piézomètre) :

Dimensions Ø 40/44. Surface de la perforation : 3,5 mm² environ. Nombre de perforations au m² de surface du drain : 24 000 environ. Nombre de perforations au mètre linéaire de tube-drain : 3 300 environ en 30 lignes longitudinales, offrant ainsi une surface captante de 11 000 mm² environ par mètre de drain.

● Les apports de ce nouveau tube crépiné

Si l'on reprend les différents problèmes évoqués précédemment, il est intéressant de voir comment se positionne ce nouveau type de tube.

En ce qui concerne la maniabilité, à notre connaissance, il n’existe pas actuellement de tube plus léger.

Les plus importants avantages se situent au niveau du type de perforation. Contrairement aux tubes traditionnels qui sont fendus, dans ce type de drain, il y a une infinité de perforations approximativement carrées ou rectangulaires, selon leur dimension. Le nombre de ces perforations au m² est jusqu’à 50 fois plus élevé que dans un tube traditionnel à surface égale. Parallèlement, chacune des perforations est de très petite dimension. La surface moyenne d’une perforation est environ 10 fois plus faible que sur un tube crépiné à la scie.

Enfin, l'aspect de surface brillant réduit sensiblement le pouvoir adhérent du tube. Ce dernier point est particulièrement intéressant et nous avons pu constater de façon comparative qu'il était quasiment impossible de colmater ce type de drain alors même que son équivalent PVC, dans les mêmes conditions d’expérimentations, perdait la plupart des qualités drainantes et se colmatait totalement.

Par ailleurs, la forme crénelée du tube favorise le captage de l'eau dans toutes les catégories de terrains, que le tube soit simplement posé en tranchée, ou enfoncé dans le terrain, ou encore employé comme piézomètre. En effet, la succession rapprochée d’anneaux conduit les perforations à se trouver en léger retrait par rapport à la surface externe du tube.

Ainsi, les perforations se trouvent au fond de sortes de petits canaux qui contribuent à accroître la surface captante.

On peut même penser, compte tenu de la très forte résistance de ces tubes au colmatage et du rapport élevé parties vides/parties pleines, que dans de nombreux cas, il sera possible de poser le tube directement sans avoir l’obligation de réaliser d’enveloppe filtrante.

En effet, le nombre de perforations est tel qu'il sera suffisant pour permettre le passage de filets liquides animés de vitesses très faibles, en tous les cas inférieures aux vitesses critiques d’entrainement et, par conséquent, il n'y aura pas de risques de colmatage.

TABLEAU COMPARATIF DE QUELQUES TYPES DE TUBES CRÉPINÉS

En ce qui concerne la résistance, c’est la structure même du tube qui en explique ses qualités.

Les perforations ne sont pas réalisées par reprises, mais font partie intégrante de la technique de fabrication du produit. À ce titre, il n’y a donc aucune rupture de matière susceptible d’altérer de façon importante la solidité du tube et en particulier sa résistance longitudinale. Quant au flambage, le polypropylène confère au tube une excellente rigidité, sans rapport avec le drain métallique bien sûr, mais tout de même très satisfaisante.

Enfin, la structure en anneaux donne au tube sa résistance transversale.

Selon le type de tube et sa destination, deux types de raccordement sont prévus. Pour les tubes-drains, l’assemblage se fait par un manchon plastique fileté (11 filets au pouce). Les tubes eux-mêmes sont filetés aux deux extrémités, ainsi aucune préparation n’est nécessaire.

Dans le cas des tubes piézométriques, la jonction s’effectue à l’aide d’une gaine de 200 mm de longueur environ, qui maintient les tubes par simple friction. Cette jonction ne permet bien entendu pas des efforts très importants en poussée et surtout en traction ; par contre, elle donne au train de tubes une très bonne stabilité transversale qui exclut tout déboîtement.

Pour le moment, la gamme de dimensions disponibles demeure encore assez restreinte ; mais tout porte à croire que dans un avenir rapproché, des tubes semblables seront commercialisés dans des diamètres allant de 80 à 120 mm ; ce qui permettra alors d’employer ces tubes pour des forages de pompage, puisqu’il sera possible d’y descendre des pompes du type immergé en 4 pouces.

Quoi qu’il en soit, les essais auxquels nous avons pu nous livrer, ainsi que les soins qui ont présidé à la mise au point de ces tubes, nous permettent de conclure en disant que sans nul doute possible, il s’agit d’une importante nouveauté qui apportera aux entreprises des solutions à la fois plus performantes et économiques à un bon nombre de leurs problèmes de drainage et d’études de sol.

Paul CLAUSSE