Les techniques de construction de Filtres.

De Encyclopedie du Bassin
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De nos jours il existe de nombreux filtres de marques réputées, tout à fait aptes à remplir les fonctions nécessaires pour la bonne épuration des bassins de dimensions traditionnelles et que l'on recommandera pour la plupart des utilisations. Mais il peut arriver que pour une raisin X ou Y, ce système soit mal adapté à des dimensions très particulières. On peut alors envisager la construction d'un filtre répondant à ces exigences spécifiques.

Une filtration pourquoi ?

Les bassins de jardin sont des systèmes clos, seul le renouvellement par la pluie ou par l'eau que l'on rajoute (10% hebdomadaire) apporte un changement dans la composition du milieu aquatique. Il est nécessaire d’utiliser une station d'épuration en charge de nettoyer l’eau des déchets animaux et végétaux afin d’obtenir la qualité biologique désirable pour le bien-être et le développement de nos poissons.

Acheter un filtre industriel ou le construire ?

Voici un contenant en PVC soudé, qui à ete fabriquer artisanalement. (Photo : Forum-Bassin)

Il existe pléthore de filtres industriels, convenant selon le type de bassin, le volume, la flore et la faune… Des bassins très poissonneux et avec beaucoup de végétation peuvent être servis par des filtres multi chambres utilisant des technologies différentes selon les fabricants. Il est à remarquer que l’indication de volume traitable, donnée alors par les fabricants est souvent sans intrants (pas de poissons, pas de déchets végétaux). Avec certaines populations piscicoles le volume utile pourra chuter à 1/2 voire à 1/4 de celui indiqué.

Pour adapter son filtre à ses besoins précis, la solution peut être de le construire soit même, sur mesure. Il est possible d'acquérir au détail les masses de filtration nécessaires, et autres éléments constitutifs.

Il va de soi que cette solution n'a d'utilité que dans des cas bien précis, et pour les plus bricoleurs. Le filtre industriel reste souvent la meilleure solution, en termes d'efficacité et d'investissement (temps passé, matériel acheté, etc).

Quels contenants utiliser pour un filtre "maison" ?

Les filtres "maison" font appel à deux types de filtration :

  • Mécanique, l’eau traverse des masses filtrantes de bas en haut (brosses, filets, pierres… ) qui retiennent les déchets (MES : Matière En Suspension dans l'eau).
  • Biologique, supports (tapis japonais, Hel-X, céramiques…) favorisant l’installation de bactéries nitrifiantes.

Les deux types de filtration sont combinables et doivent être placés successivement (mécanique puis biologique). Les masses de filtration peuvent être placées dans différents types de contenants, montés en série, chacun ayant une fonction (grille pour les gros déchets, brosses pour les plus petits, tapis Japonais, Hel-X..)

Selon son besoin, on fera donc appel à différents types de contenants utilisables disponibles dans le commerce, dont chacun a ses contraintes... à défaut de fabriquer soit même un contenant.

Tonneaux Le tonneau, avec un faible encombrement au sol, est adapté pour un filtre mécanique de type brosses de filtration, sa forme cylindrique permettant un petit effet vortex (l’eau arrive à mi-hauteur et fait un tourbillon, les MES s'accumulent au fond). Des tonneaux avec système à pression sont commercialisés pour de petits bassins. L’utilisation avec des masses filtrantes de type sac de pouzzolane, se heurte à la corvée de sortir périodiquement les masses pour les laver et si utilisation biologique (Kaldness…), de devoir remettre des bactéries après chaque entretien, ces dernières ne survivant pas sans eau... Un bas conique ne permet pas la fixation d'une vidange au niveau le plus bas, donc il y a dépôts d'impuretés, l’installation sous le tonneau rend les travaux plus difficiles. Un haut conique, est peu pratique pour manipuler les masses de filtration.

Récupérateurs d’eau Certains récupérateurs d’eau traditionnels sont utilisés pour des contenants en série. De 300 litres ou plus, de forme rectangulaire avec un faible encombrement au sol, ils s’adaptent aussi bien aux brosses, qu’aux Kaldness.. Leur forme évasée rend la découpe des tapis japonais plus difficile. Monté en cascades ou en ligne, chaque récupérateur est affectable à un média de filtration (brosses, Kaldness..) Ces produits présentent une résistance faible et ne sont pas conçus pour cet usage.

Cubi containeurs Employés dans le domaine alimentaire, parallélépipèdes (1-1,2m) ils sont adaptés pour l’utilisation de tapis japonais. La découpe de la partie supérieure, nécessite de le mettre sous abri, ou bien de réaliser un couvercle. Le cubi doit être de préférence noir afin d'éviter toute prolifération d'algues qui en diminuerait les performances et nécessiterait un entretien supplémentaire et fastidieux. Des grands bassins (+20m3) nécessitent l’emploi de plusieurs cubis en série. Pour un bassin plus petit (-8m³) un cubi pourrait être subdivisé en plusieurs chambres (séparation peu aisée, coûteuse et fragile), pour y placer brosses, tapis japonais, voire UV immergé.

Cuves alimentaires Remarqué comme bac de transport dans des koïshow, plus compacte (500l) que les cubi, la cuve alimentaire peut s'avérer être un bon compromis de taille entre récupérateur et cubi. En matière Polyéthylène HD (haute densité) supportant poids (4,8t) et pression, empilable jusqu'à 8 éléments en hauteur, la base possède trois semelles assurant une bonne stabilité. Les parois renforcées par des montants de renfort et par des corniches (saillies) posent des contraintes pour optimiser le volume.

Les parois en PVC, à l'inverse des fibres de verre, se déforment dans le temps.

Fabriquer les contenants de son filtre de bassin

Détourner un objet industriel de sa destination première présente un surcoût et des problèmes. Il peut être préférable de fabriquer le contenant. Ceci permettant de le dimensionner exactement selon son bassin et selon l'environnement, comme un contenant en béton.

Concernant les matériaux pour la réalisation du contenant du filtre, les caractéristiques nécessaires sont: Solidité, imperméabilité, soudure, collage, étanchéité, résistance à la pression de l’eau, etc.

On oublie les contreplaqués nécessitant un collage extérieur et en contact direct avec l'eau et des bois onéreux de type marine.

Le polyéthylène HD (idem cuve alimentaire), nécessite un assemblage par soudage avec apport de fil à souder PE. Le PVC, dont les plaques (2m2 = 300€ht) peuvent être simplement collées ou assemblées par un soudeur plastique. On prévoit de coller une corniche (bande de quelques centimètres) sur le haut, au risque de voir les bords se dilater avec la pression de l'eau.

Filtration : Le choix entre mode pompé ou mode gravitaire

On découvre ici une bonde de fond, qui va aspirer l'eau au fond du bassin pour le mode de filtration gravitaire. (Photo koiconnect.com)

Du mode de filtration, choisie dépendra le diamètre des tuyaux.
Mode gravitaire : On utilise des bondes de fond pour aspirer l'eau au fond du bassin. Pour le retour d'eau une pompe peut être placée en fin de filtre. Installation fixe, faire attention à la marche à vide; le filtre peut être constitué d’éléments en béton en continuation du bassin, les diamètres des entrées/sorties doivent tenir compte du volume d'eau du bassin à traiter (voir tableau).

(Illustration Phikoi - Forum-Bassin)


Mode pompé : Une pompe immergée envoie à une certaine pression (débit de la pompe moins perte de charge (1)), via un tuyau flexible de 32 ou 40mm, l'eau dans la première cuve. Elle se retrouve dans les cuves suivantes en gravitaire. Le diamètre des entrées sorties des cuves doit être calculé selon le débit de la pompe. Cette dernière va hacher les algues augmentant les MES. Installation démontable, attention au débordement.

La totalité du volume d’eau doit être filtré toutes les deux heures.

(1) Lexique : "perte de charge" : énergie dissipée par le frottement du liquide, outre la perte par friction de par l'énergie utilisée par la remontée au-dessus du niveau d'eau.

La filtration bio

Quelles masses de filtration biologique utiliser ?

Pour permettre le développement des bactéries, les différentes masses filtrantes, nécessitent une oxygénation, plus ou moins importante, par des diffuseurs d’air.

Le choix des masses filtrantes dépendra de la surface de colonisation qu’elles autorisent, et du type de contenant pour les accueillir.

Le tapis japonais (plaques plastique tissées de forme rectangulaire) est certainement, le matériel de filtration le plus utilisé dans les bassins à Koï.

Il est souvent énoncé, un ordre d’idée, de 5 à 10% du volume du bassin pour le volume de la cuve biologique (tenant compte d'une population piscicole de 1 Koï par m3 et de 150 litres par poisson rouge). Bien évidement cela dépend:

  • des masses bios utilisées: toutes n'ont pas le même pouvoir de colonisation, de la pouzzolane 75m2/m3 à l'Eco Pondchip 3500m2/m3.
  • de l'optimisation du volume de la cuve, et des surfaces de matières employées.
  • de la flore du bassin, les plantes participant activement à la filtration du bassin.
  • et bien entendu des déchets produits par la faune.

L'auto-construction du filtre permet son calcul préalable selon les spécificités de la pièce d'eau : volume, faune et flore.

L'article de Guillaume de Koiconnect « Le calcul du rapport nourriture /surface (volume de filtration ) » dans le N° 7 de la revue « Bassins de Jardin », énonce une méthode de calcul, basée sur le rapport nourriture/surface (volume) de filtration.

La filtration ayant pour objet de transformer les molécules d'ammonium résultant des déchets en nitrate absorbable par les plantes. Il faut connaître le nombre et le poids des poissons, donc la quantité de nourriture nécessaire, et ainsi on pourra envisager le volume de la filtration, en adéquation avec le volume du bassin. Voir ensuite : Outil de calcul de filtration et population

Cuves Entrées Sorties

Cuves mono ou multichambre

Est-il préférable d’utiliser différentes cuves reliées ou séparer une cuve en diverses chambres ?

  • Une cuve mono-chambre, totalement biologique en tapis japonais, serait alors à insérer après un autre contenant de préfiltration mécanique (FAG, FAB..), destinée à retenir les impuretés. Avantage : facilité de montage. Une cuve de 500l présente une surface optimisée de colonisation de 7,4m2 de tapis japonais permettant de filtrer un bassin de 10m3 contenant 10 Carpes KOÏ de 3ans soit 20kg de poissons, soit 300g/jour en été d'alimentation à traiter.
  • Une même cuve divisée en multi-chambre propose un compartiment filtration mécanique (brosses), et un compartiment biologique (tapis japonais). Avantage : un tout en un. La paroi de cloisonnement est un élément fragilisant qui sera coûteux et oeu aisé à réaliser.

Passage de l’eau dans la cuve

L'eau doit traverser de manière uniforme les masses de filtration (brosses, tapis japonais) de bas en haut. Pour ceci, le plus simple est de prévoir l'arrivée de l'eau dans un espace libre sous les masses filtrantes posées sur une grille à 6cm du sol (sur des morceaux de tuyaux découpés et collés).

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, provoquant un siphonage. De plus 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 d'éventuelles parois up flow.

Arrivée par le haut. Descente par chenaux.

Il est placé dans le passe-parois un T ouvert, (prise d'air évitant le siphonage ) dans un tuyau de descente fixé jusqu’à 8 cm du fond.... la décantation est améliorée. Le bas du tuyau est percé de 4 trous avec une scie cloche permettant les sorties d'eau.

Cas d’une cuve avec séparation.

Le passage de l’eau d’un compartiment à l’autre peut se faire:

  • Par un tuyau de descente (100). Inconvénients : encombrement dans la chambre, limite la surface, la hauteur et donc le volume.
  • Up flow : Descente entre cloison-bord. Placer un double-paroi : deux cloisons écartées de 2 cm et décalées sur la hauteur. On n'a plus de siphonage. Vitesse moindre de l’eau, flux moins turbulent, donc une décantation améliorée. Meilleure répartition de l’eau dans la chambre de filtration. Inconvénients : coût et fragilité.

Taille et nombre d’entrées sorties

La taille du passe-paroi de sortie est dépendante de celui d’entrée.
Si l’eau arrive sous pression de la pompe, elle repart de façon gravitaire après traversée des chambres. 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. Mais il faut acquérir une scie cloche de 110, puis des tuyaux de raccord rigides de 110, (sachant que ce tuyau, doit emmener l’eau dans une cascade, une rivière, un bassin... donc coudes, longueurs différentes… ) Une solution est de faire x sorties (par exemple de 50 ou 63) qui partiront vers des tuyaux flexibles (de même diamètre). Deux sorties de 50 permettant chacune un débit de 4 944 litres/h autoriseraient un volume de bassin de 10m3 (deux passages par heure), et donc une pompe de 6000 l/h (en pompé avec pertes de charge).
La liaison entre les différentes cuves se fera de préférence avec des tuyaux flexibles démontables, si utilisation de tuyaux rigides éviter l’usage de coude à 90°, prévoir le passage d’un furet pour le nettoyage.

Type de 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.

Sortie entre cloison-bord
(Photo : koiconnect.com)

On peut placer, une cloison isolant la sortie du compartiment de filtration. On colle au fond de la cuve la partie supérieure, à 5cm du haut (1cm pour l’effet de débordement et 4cm pour le passage de l’eau). Le passe paroi peut alors être disposé n’importe où en hauteur. Inconvénient : coût de la cloison, nécessité d'une vidange (passe paroi puis vanne) pour ce compartiment. De plus il y a une fragilité de la paroi lors du vidage (une cuve pleine fait pression sur la paroi de la cuve vide).

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-paroi, un coude à 90° positionné vers le haut dans le passe-paroi.

  • Tuyau d'évacuation vertical. On peut enficher un tuyau dans le coude, remontant ainsi l’évacuation jusqu’à 3cm 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.
  • 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 enfiché dans les deux coudes. Ne pas coller ces coudes et manchon internes.

Vidange

Les vidanges, composés d’un passe-paroi et d’une vanne (à bille), servent à évacuer les déchets qui se déposent sur le fond (zone de décantation) des chambres de filtration. Un petit tube transparent à la sortie de la vanne permet de voir la couleur de l’eau et de refermer la vanne dès que l’eau sort propre.

Entrée tuyau d'air et fil électrique

Les tapis japonais ou Hel-X doivent être aérés par des bulleurs (diffuseurs d’air) placés sur la grille reliés à une pompe à air externe. Il est d’usage de compter 1 litre d'air pour 1 litre d'eau, pour la partie biologique uniquement. L’utilisation d’un UV immergé nécessite de surcroit l'introduction d'un fil électrique. Percer les couvercles occasionnerait des problèmes à chaque nettoyage. Une solution est un trou dans l'espace de 1cm de débordement, de la taille des tuyaux et bouché à la colle.

Conclusions

Il s'avère que l'auto-fabrication se justifie par la capacité de créer un filtre adapté à ses besoins et non par une recherche d'économie. Le prix des pièces détachées au détail est plus cher que celui des pièces incluses dans une fabrication industrielle. Les éventuelles économies ne doivent pas se réaliser sur la qualité des matériaux, dont dépend la pérennité de l’ensemble, mais sur l'étude préalable de la fabrication et l'achat à un seul fournisseur, évitant des problèmes de compatibilité. Sans compter bien sur le plaisir de réalisation.

Notes et références

Article publié dans le numéro 17 de la revue Bassins de Jardin
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