Filtre maison : utilisation d’une Cuve alimentaire

Ninia
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Re: Filtre maison : Calcul de découpe, TJ Monochambre

Message par Ninia »

9. Calcul de la découpe des Tapis Japonais

9.1. Filtre bio mono chambre
de 6 Tapis Japonais de 1200*1000mm

La longueur de la mono chambre Tapis Japonais est de 1110mm.
La largeur d’un Tapis Japonais 1000*1200mm est de 35mm, donc 1100/35= 31 couches de TJ.
Soit 15 couches de tapis pleine largeur de la cuve (Largeur 710mm * Hauteur 400mm).
Chaque couche est séparée par un jeu d’intercalaires, de hauteur 400.

Soit au choix :
- deux intercalaires d’extrémités et un intercalaire de milieu. Soit 15*3=45
- quatre intercalaires sur la largeur. Soit 15*4=60 intercalaires
La largeur des intercalaires sera déterminée par les chutes.

Un TJ complet de 1000*1200mm.
1200mm découpé en 3 nous donne la hauteur des TJ désirée soit 400mm
Chaque TJ découpé ainsi donne 3 plaques de 1000*400.
Pour obtenir 15 plaques pleine largeur il faut donc découper 5 TJ,

Puis on découpe en 710 les 15 morceaux obtenus, sur la longueur de 1000.
On obtient nos 15 plaques de 710*400.

Les chutes de cette découpe donnent 15 bandes de (1000-710= 280)*400.
Ces bandes sont alors découpées par moitié donnant 30 intercalaires de 140*400 qui seront les intercalaires d’extrémités.

Reste à obtenir les intercalaires, soit 1 (milieu) soit 2 (par quart)
Un 6eme TJ complet est comme les autres découpé également en 3 bandes de 400 dans le sens de la longueur
Les 3 bandes de 1000*400 sont à découper

- Si on veut obtenir deux intercalaires de 1/4 pour chacune des 15 couches.
Ces 3 bandes doivent fournir alors 30 intercalaires
Donc chacune des 3 bandes de 1000 est à diviser par 10, soit 100 de large
On obtient les 30 bandes, de 100*400 qui serviront aux intercalaires de quart

- Si on désire un seul intercalaire au milieu de chacun de ces 15 tapis
Ces 3 bandes doivent fournir alors 15 intercalaires
Donc chacune des 3 bandes de 1000 est à diviser par 5
On obtient les 15 bandes, de 200*400 qui serviront aux intercalaires de milieu.

Ceci sans tenir compte d'une perte réelle de 2mm par découpe due à la disqueuse.

Dans ce cas de figure 6 TJ sont nécessaires
La surface de colonisation est de 6*1,2m2= 7,2m2
TJMono.jpg
Photo : Montage des Tapis en cheminée. La hauteur des tapis (au-dessous du niveau d'eau ou au-dessus) peut être réglé soit par les supports de grilles, soit par la variation du tuyau d'aspiration de sortie
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Ninia
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Re: Filtre maison : Calcul de découpe, TJ MultiChambre

Message par Ninia »

9.2. Filtre multi chambre
de 5 Tapis Japonais de 1200*1000mm.

La longueur du compartiment Tapis Japonais est de 1110 - 150(brosses) - 40(double paroi de séparation) = 920mm
L'épaisseur d’un TJ étant de 35mm, donc 920/35= 26 couches. (24 couches si la largeur fait 38. En fait l'épaisseur varie de quelques mm selon le lot et la compression dans les conteneurs)

Soit donc 13 couches de tapis pleine largeur de la cuve. Largeur 710 et hauteur 400mm.
Et 13 couches d'intercalaires, qui feront aussi 400mm de hauteur.
Les largeurs des intercalaires seront déterminées par les chutes, pour minimiser les pertes .

Nous désirons 3 intercalaires par couche (une sur chaque bord et une au milieu) soit 13*3 = 39 intercalaires.

Un TJ de 1000*1200mm
Nous désirons obtenir, 13 plaques pleine largeur, de 710*400
La hauteur de 400 sera obtenue par découpe en 3 d'un tapis sur sa longueur de 1200. Donc 3 plaques seront obtenues par tapis entier.
5 Tapis donneront donc 13 morceaux de 1000*400,
et un reste de 1000*800

On coupe à 710 mm les 13 morceaux obtenus
On obtient donc nos 13 plaques pleine largeur de 710*400

Il reste 13 bandes de (1000-710= 280) *400
et la plaque précédente de 1000*800, qui coupée en deux, donne deux plaques de 1000*400

Si nous découpons les 13 bandes de 280*400 en deux nous obtenons 26 intercalaires de bord de 140*400
Si nous découpons les deux plaques de 1000*400 en 140, nous obtenons nos 13 intercalaires de centre de 140*400
et deux chutes de 20*400, et de 160*400 qui serviront en renfort de part et d’autres des tubes de sorties

Dans ce cas de figure 5 TJ sont nécessaires
La surface de colonisation est de 5*1,2m2= 6m2
TapisMulti.jpg
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Ninia
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Re: Filtre maison : Les fournitures et fournisseurs

Message par Ninia »

10. Les fournitures et fournisseurs

Ce topic, ayant vocation à être un mode d'emploi aidant à la fabrication d’un filtre, il convient, en sus des plans, d’y inclure les fournitures nécessaires.
A défaut, ce serait un TOPIC-Reportage sur une réalisation, où il vous faudrait deviner les fournitures, puis courir les magasins et acheter... la vanne non adaptée à l’environnement, ne correspondant pas au diamètre du tuyau … et du « faux » tapis japonais... Bref une galère ou vous vous retrouveriez, après un travail considérable, avec un filtre « à peu près » sur le modèle de MrX mais qui déborde, qui fuit, qui ne traite pas le volume requis…

Les critères qui nous ont guidés dans la recherche fournisseur
- Exclure les «marchands» ne suivant pas les produits dans le temps
- Trouver un seul fournisseur, s’engageant sur l’ensemble.
- Garantissant l’adaptabilité et la longévité de produits de qualité.
- Accessibilité de ce fournisseur par le net, pour que tous en profitent. Fiabilité du système de commande, de paiement, et de suivi.
- Un prix positionné
Et acceptant de fournir, outre les matériaux, les Conseils nécessaires.. qui nous furent plus qu’utiles et sans qui nous eussions fait pas mal d’erreurs :
« Parce que 2 passe-parois de 50mm intérieur représentent 2*20cm2, alors que 1 de 110mm représente 95cm2 de surface de passage … cherchez l’erreur»

Un fabricant de bassin aquatique de renom, commercialisant les éléments qu’il utilise lui-même dans ses projets, semblait tout indiqué.

Après plusieurs semaines de recherche nous avons retenu:
La société http://www.KoiConnect.com
, qui est déjà utilisée par certains d’entre vous, répond à ces critères, et est une référence dans le monde du bassin aquatique.

Bien entendu si vous souhaitiez fabriquer un tel filtre, vous avez tout loisir de vous procurer les matériaux auprès du fournisseur de votre choix. Une nomenclature pour vous aider est fournie. Il vous faudra alors adapter les calculs, car ceux-ci calculés au mm pour des coudes de 8,7cm, des passe paroi de 11,7cm.. etc etc seront à refaire, si les éléments étaient de tailles différentes.
Modifié en dernier par Ninia le 23 juin 2013, 07:07, modifié 1 fois.

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Re: Filtre maison : Fournitures

Message par Ninia »

11. Arrivée des fournitures

Arrivée des fournitures et des Tapis Japonais (47,6kg)
IMG_0403~0.jpg
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Ninia
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Re: Filtre maison : La découpe des tapis japonais

Message par Ninia »

12. Etape de fabrication

La découpe des tapis japonais

Il convient de suivre les plans de découpe, précédemment fournis, à la lettre, sinon bonjour l'erreur !!
Munissez-vous d’une disqueuse... et prévoyez du temps...
Tapis.jpg
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Re: Filtre maison : Les entrées-sorties de filtre

Message par Ninia »

13. Les entrées-sorties du filtre
L'eau est envoyée du bassin au filtre par un système de pompage (par pression - pompe dans le bassin) ou gravitaire (bonde de fond - principe des vases communicants).

13.1. Taille et nombre d’entrées-sorties
Les entrées et sorties de la cuve se font via des passe-paroi.
Dans le cas d’un cubi, la poche en plastique (HDPE) est enserrée par une armature solidifiant l’ensemble.
Cette cuve ci est solidifiée par ses épaisses parois et par une corniche de 10cm en saillie, notamment sur la partie supérieure de la cuve. Le passe-parois doit donc être placé dessous, ce qui limite, la hauteur utile, nous verrons les solutions palliatives.

L’entrée dans la cuve, se fait selon le diamètre du tuyau d’arrivée de sortie de pompe, fonction de la puissance de la pompe.
La pompe devant être calculée selon le débit acceptable des entrées-sorties de la cuve.
On peut utiliser un passe-parois standard de 50, dans lequel sera inséré : soit un tuyau de 50 (sur lequel sera enfiché le flexible), soit un réducteur 50-40 ou 50-30 (selon le flexible d’arrivée dépendant de votre pompe).
Deux entrées de 50 ??… si cette cuve se positionne derrière une autre cuve, un tonneau à brosses, un filtre à grille, ou si vous mettez un UV en entrée …

La taille du passe-parois de sortie est dépendante de celle d’entrée.
Si l’eau arrive sous pression de la pompe, elle repart de façon gravitaire après traversée des chambres. Pas de pression. Donc nécessité de plus de surface de passage, sinon risque de débordement.
Il est simple d’utiliser une sortie large de 110 acceptant un débit de 12 000litres/heure. Problème : il vous faut acquérir une scie cloche de 110 et une de 50 .., puis des tuyaux de raccord rigides de 110, (sachant que ce tuyau, doit chez vous emmener l’eau dans une cascade, une rivière, un bassin .. donc coudes, longueurs différentes… alors les acheter en magasin de bricolage qui vend des tuyaux de descente d’eau de pluie .. mais en France de diamètre 100 ou 80… (sic)).
Peut être la solution standard serait de faire deux sorties de 50 qui partiront vers des tuyaux flexibles de 50. A ce moment une seule scie cloche de 50 est utilisée pour l'ensemble des perçages.
Sortie alors maximum de 4 944 litres/h, qui autoriserait un volume de bassin de 10m3 (deux passages par heure), et donc une pompe de 6 000 l/h (avec pertes de charge). Ceci pose une limitation d’usage, mais la limitation finale sera celle du volume traitable par ce filtre.
Les économies ne se réalisent pas sur la qualité des matériaux, mais sur l'achat en un seul fournisseur, évitant problèmes de compatibilité et sur la standardisation de la fabrication. Ainsi après avoir calculé et démontré la faisabilité, tout sera donc ici en diamètre 50mm, facilitant les échanges entrées/sorties.

13.2. Passage de l’eau dans la cuve
L'eau doit traverser de manière uniforme les matières filtrantes de bas en haut. Pour ceci le plus simple est de prévoir l'arrivée de l'eau dans un espace libre sous les matières filtrantes. Les masses filtrantes étant reposées sur une grille. L’eau remplissant cet espace, va ensuite remonter et traverser ainsi uniformément les matières filtrantes.

Arrivée d’eau par le bas.
Prévoir l'entrée de l'eau en bas du filtre semble simple.. Inconvénients : en cas de problème (arrêt de la pompe), l'eau contenue dans le filtre va être refoulée via les tuyaux d'arrivées : le siphonage.
Et la pression de l’eau va créer un tourbillon dans la chambre réduisant le phénomène de décantation, et dont la force peut être dangereuse pour les parois up flow.

Arrivée par le haut. Descente par chenaux.
Il est placé dans le passe-parois un coude de 50 à 90° orienté vers le bas, donnant dans un tuyau de descente fixée jusqu’à 8 cm du fond.... Il n’y aura plus de siphonage et la décantation est améliorée. Le must, le tuyau est fixé avec un espace légèrement en dessous du coude pour éviter la remontée.
2.jpg
Arrivée par le haut. Descente entre cloison-bord
Mise en place d’une cloison de 64*52cm (bords biseautée à 45° à cause des angles latéraux de supports), à 3cm de l’entrée, surélevée de 4cm. L’eau va descendre entre cette cloison et le bord du filtre, passer sous l’interstice, sur toute la largeur de la cuve. Plus de siphonage. Vitesse moindre de l’eau, flux moins turbulent, donc la décantation est améliorée. Meilleure répartition de l’eau dans la chambre de filtration. Inconvénient : coût, fragilité, limitation du volume du compartiment.
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Modifié en dernier par Ninia le 23 juin 2013, 07:11, modifié 1 fois.

Ninia
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Re: Filtre maison : Les entrées-sorties de filtre

Message par Ninia »

13.3. Entrées - Sorties
Afin d’éviter un retour au bassin en cas d’arrêt de la pompe, les entrées devraient être placées légèrement plus hautes que les sorties. Le souci est alors une diminution du volume du filtre, négligeable dans un CUBI de 1m3, impossible ici ou le volume utile de 470 litres doit être utilisé au maximum.

Sortie entre cloison-bord
On peut placer, une cloison, de 64*52cm, isolant la sortie du compartiment de filtration, à l’identique de la cloison d’entrée. Collée au fond de la cuve la partie supérieure, est à 5cm du haut, (1cm pour l’effet de débordement et 4cm pour le passage de l’eau). Le passe paroi peut alors être placé n’importe où en hauteur. Inconvénient : coût de la cloison, et nécessite un Back Wash(vanne passe paroi) pour ce compartiment, mais la sortie (Back Wash) intégrée de 30 peut être utilisée avec un simple robinet… peu d’impuretés en sortie de filtre. Fragilité de la paroi lors du vidage (une cuve pleine fait pression sur la paroi de la cuve vide).
9.jpg
Sortie par récupérateur d’eau
Pour remonter l’aspiration de l’eau au maximum de hauteur, et ainsi optimiser le volume, il peut être placé dans le passe-parois, un coude à 90° positionné vers le haut
Solution 1 : Tuyau d'évacuation vertical. On peut enficher un tuyau de 50 dans le coude, remontant ainsi l’évacuation jusqu’à 3 cm au-dessus des Tapis Japonais. Le réglage fin de la hauteur peut être ainsi simplifié. Inconvénient : un effet siphon pouvant entrainer un bruit dans la cuve et diminuer sa rentabilité.
Ceci discuté après l'arrivée des fournitures, nous a emmené à chercher une solution palliative.
Solution 2 : Coude d'évacuation horizontal. Il peut être placé dans ce coude, un deuxième coude, ramenant la sortie perpendiculaire au niveau d’eau.
Le réglage de la hauteur peut être simplifié par une variation de la longueur d'un manchon de 50 enfiché dans les deux coudes.
1.jpg
Back Wash
Les back Wash, composés d’un passe-parois et d’une vanne à bille, servent à évacuer les déchets qui se déposent sur le fond des chambres de filtration (aussi appelé zone de décantation). Selon qu’il y ait une ou deux chambres dans la cuve, elle devra être équipée d’un ou deux Back Wash.
Deux solutions de montage illustrées ici sous le contenant ou sur un côté.
Backwash.jpg
En cas de transformation en une seule cuve de Tapis Japonais, on peut utiliser la sortie Back Wash prévue avec un manchon au lieu d'un passe-parois.

Réflexions Types de sorties
Les sorties percées, nous faisons les tests de sortie d'eau, afin de mesurer les risques de débordement.
Pour cela nous avons découpé les différents manchons possibles (ces manchons ne seront pas collés, laissant le choix après tests) :

Solution 3 :
- sortie directe par les passe-parois, a 9,7cm sous le niveau supérieur des TJ.
- sortie avec un coude, niveau média à 4 cm sous les TJ

Solution 2 : - sortie avec deux coudes (emboités sur un manchon), qui remonte chercher l'eau perpendiculairement à 1 cm au-dessus des TJ (soit niveau d’eau a 4,2cm des TJ)
Vitesse d'écoulement des 3 essais identique, la "perte de charge" (1) théorique des coudes (0,025 bars) n’est pas visible.

Solution 1 :
- sortie avec coude et tuyau d’aspiration de 9,45cm… portant l’évacuation horizontale à 4cm au-dessus des TJ.
L'effet siphon redouté n'est pas constatable de visu, donc pas de bruit pouvant troubler l'écoulement. Une vitesse d'écoulement accélérée de 4 fois. Avantage moins de risque de débordement. Inconvénient plus grande vitesse d'écoulement.

Les sorties de diamètre 50 seront en fait limitées à 40 (diamètre des manchons intérieurs) soit une surface utile de 12,56cm2. Soit (résultat sans les formules) : 5 580l/ heures

Nota : les tests ont été faits sur la durée d’écoulement du niveau de 4cm. Bien évidement la sortie horizontale du tuyau offre l’avantage de l’utilisation constante du diamètre de sortie, alors que la sortie perpendiculaire du coude, voit le diamètre de sortie diminuer lors de la baisse du niveau

(1) Nota : Perte de charge : énergie dissipée par le frottement du liquide, outre la perte par friction également employé par l'énergie utilisée par la remonté au-dessus du niveau d'eau
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Ninia
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Re: Filtre maison : Les entrées-sorties de filtre

Message par Ninia »

13.4. Entrée électrique et air
Les Tapis Japonais doivent être aérés par des bulleurs reliés à une pompe à air externe. Le flexible est donc à introduire dans la cuve. Il est d’usage de compter 1 litre d'air pour 1 litre d'eau, pour la partie bio uniquement. Soit ici une pompe de 20-30 litre/mn avec quatre, (mieux six) diffuseurs d’air qui seront placés sur la grille.

Si vous choisissez l'option UV immergée, dans le petit compartiment en sortie (voir utilisation possible du filtre), il vous faudra aussi introduire un fil électrique.

La recherche du maximum de surface de colonisation nous a conduits à optimiser le volume. Percer le couvercle occasionnerait des problèmes à chaque nettoyage. Une solution possible, est un trou dans l'espace de 1cm de débordement, de la taille des tuyaux et de la colle pour boucher.. ou un petit coude vers le haut.
Modifié en dernier par Ninia le 23 juin 2013, 07:20, modifié 1 fois.

Ninia
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Re: Filtre maison : Les entrées-sorties de filtre

Message par Ninia »

13.5. Multichambre : Up Flow
Up Flow - Filtre Multi chambre: Séparation des chambres Tapis Japonais – Brosses
Soit un double paroi (70*50cm), écartée de 2cm.
La cloison, coté chambre brosse, est fixée au fond, elle arrive à 7 cm du haut (6cm passage de l'eau et 1cm débordement).
La cloison, coté Tapis Japonais, est fixée à 1 cm du haut et 6 cm du bas.
Ce système permet de conserver le maximum de volume utile.
Nous avons retenu un verre polystyrène en 8mm, 50*100 parmi les diverses possibilités (Polycarbonate alvéolé 10mm moins cher, Contreplaqué de coffrage 9mm..). Avantage : la plus grande résistance a la pression, donc pérennité. Difficulté : la découpe. Et ne souhaitant pas percer et visser les parois à la cuve, nous avons inséré les polystyrènes dans une moulure blanche avec séparation 12* 20, simplifiant la pose. La moulure étant collée aux parois, les verres glissés dans les glissières ainsi formées. Avantage pouvoir retirer les parois pour des lavages ou transformation de la cuve (voir paragraphe 15)
Modifié en dernier par Ninia le 23 juin 2013, 07:22, modifié 1 fois.

Ninia
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Re: Filtre maison : Illustrations du filtre

Message par Ninia »

14. Illustrations du filtre

L'aide de Manu spécialiste "es dessin", nous permet de mieux vous montrer le résultat de nos choix, et nous a permis aussi de mieux appréhender les dimensions au fur et à mesure des problèmes.

Cuve Multichambre : Brosses + Tapis
4.jpg
Cuve MonoChambre Biologique : Tapis Japonais
7.jpg
et avec les cotes, et les légendes c'est plus clair encore...
Nous avons symbolisé les deux sorties possibles : coude horizontal ou tuyau vertical.
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