Qu’est-ce que l’ozone et comment agit-il dans l’eau d’un aquarium ?

L’ozone, de formule O₃, est une forme réactive de l’oxygène. Il est produit sur site à partir d’air sec ou, plus généralement dans les installations professionnelles, à partir
d’oxygène concentré. Très instable, l’ozone ne peut pas être stocké comme un produit chimique classique. Il est généré à la demande puis injecté dans l’eau au moyen d’un venturi, d’un diffuseur, d’un mélangeur statique ou d’un autre système de transfert gaz-liquide.

Une fois dissous, l’ozone réagit avec de nombreux composés organiques et minéraux. Son efficacité dépend notamment :

• de la qualité initiale de l’eau ;
• de sa teneur en matières organiques ;
• du pH et de la température ;
• de la salinité ;
• du débit traité ;
• du temps de contact ;
• de la concentration en ozone transférée ;
• des espèces animales présentes ;
• de l’objectif recherché.

L’ozone doit donc être considéré comme une étape de traitement intégrée et non comme un simple appareil ajouté à une canalisation.

Pourquoi utiliser l’ozone dans un aquarium professionnel ?

Dans les aquariums à forte densité biologique, les systèmes de filtration mécanique éliminent principalement les particules les plus grossières, tandis que les biofiltres assurent la
transformation de l’ammoniaque et des nitrites.

Une partie des particules colloïdales et des matières organiques dissoutes peut cependant rester dans le circuit. Leur accumulation peut entraîner :

• une coloration progressive de l’eau ;
• une baisse de la transparence ;
• une augmentation de la demande en oxygène ;
• une prolifération microbiologique ;
• une sollicitation accrue du biofiltre ;
• une augmentation des renouvellements d’eau ;
• une dégradation de la qualité visuelle des bassins.

L’ozone agit précisément sur une partie de cette pollution difficilement éliminée par les traitements conventionnels. Il peut provoquer une microfloculation des particules fines,
transformer certaines matières organiques et oxyder les nitrites en nitrates.

Toutes les utilisations de l’ozone dans le traitement de l’eau des aquariums

1. Améliorer la transparence et la qualité visuelle de l’eau

La clarté de l’eau est un enjeu majeur dans les aquariums ouverts au public. Une eau légèrement colorée ou trouble réduit la visibilité à travers les vitrages et diminue la qualité de
présentation des bassins.

L’ozone contribue à oxyder certains composés responsables de la coloration jaune ou brunâtre de l’eau. Il agit notamment sur une partie des matières organiques dissoutes accumulées dans les circuits de recirculation.

Cette amélioration de la transparence permet :

• une meilleure observation des animaux ;
• une meilleure restitution des couleurs ;
• une valorisation des décors ;
• une amélioration de la qualité photographique et vidéo ;
• une réduction de l’aspect jaunâtre des grands volumes d’eau ;
• une meilleure pénétration de la lumière dans certains bassins.

2. Oxyder les matières organiques dissoutes

Les aliments non consommés, les déjections, le mucus, les sécrétions animales et la dégradation de la biomasse libèrent progressivement des composés organiques dans l’eau.

Une partie de cette pollution est difficilement retenue par les filtres mécaniques. Elle peut :

• augmenter la demande biologique en oxygène ;
• favoriser la croissance de micro-organismes hétérotrophes ;
• générer des odeurs ;
• réduire les performances des biofiltres ;
• contribuer à la coloration de l’eau ;
• augmenter la fréquence des renouvellements d’eau.

L’ozone transforme une partie de ces molécules en composés pouvant être plus facilement éliminés par filtration, adsorption ou traitement biologique.

L’ozonation ne supprime pas nécessairement la totalité du carbone organique. Elle peut toutefois modifier la structure des molécules et améliorer leur élimination dans les étapes de traitement situées en aval.

3. Favoriser la microfloculation des particules fines

Les particules colloïdales sont souvent trop petites pour être correctement retenues par les filtres mécaniques classiques. Elles restent en suspension et peuvent provoquer une turbidité persistante.

L’ozonation modifie les propriétés de surface de certaines particules et favorise leur regroupement. Cette microfloculation facilite ensuite leur élimination par :

• écumeur de protéines ;
• filtration sur sable ;
• filtre à tambour ;
• filtration à cartouche ;
• média filtrant ;
• décantation ;
• flottation ;
• charbon actif.

L’ozone ne remplace donc pas la séparation physique. Il transforme ou regroupe les contaminants afin qu’ils soient plus facilement extraits du circuit.

4. Améliorer les performances des écumeurs de protéines

Dans les aquariums marins, l’ozone peut être associé à un écumeur de protéines. Injecté dans une boucle indépendante ou dans un réacteur adapté, il favorise la transformation et
l’agrégation de certaines matières organiques.

L’écumeur peut alors extraire plus efficacement :

• les protéines dissoutes ;
• les particules fines ;
• les composés responsables de la coloration ;
• certaines substances tensioactives ;
• une partie de la charge organique associée aux micro-organismes.

L’installation doit néanmoins être conçue pour empêcher tout rejet d’ozone gazeux dans le local et tout retour d’oxydants résiduels vers les animaux.

5. Réduire les odeurs provenant de l’eau

Les odeurs observées dans les locaux techniques ou à proximité des bassins peuvent être liées à la dégradation de matières organiques, à certains composés soufrés ou à une filtration
insuffisante. En oxydant une partie de ces molécules, l’ozone peut contribuer à :

• réduire les odeurs de matières organiques ;
• améliorer l’ambiance des locaux techniques ;
• limiter les odeurs provenant des écumeurs et des circuits ;
• améliorer la perception olfactive des espaces ouverts au public.

Le traitement doit porter en priorité sur l’origine des odeurs dans l’eau. Une injection directe d’ozone dans l’air d’un espace fréquenté ne constitue pas une solution adaptée.

6. Participer à la maîtrise des nitrites

L’ozone peut oxyder directement les nitrites en nitrates. Il peut également réduire la charge organique susceptible de perturber le fonctionnement des bactéries nitrifiantes.

Cette action peut être utile :

• lors des périodes de forte charge biologique ;
• après une augmentation de la biomasse ;
• après une hausse des apports alimentaires ;
• dans les circuits fortement sollicités ;
• lors de certaines phases transitoires.

7. Réduire la charge microbiologique de l’eau

L’ozone peut inactiver ou réduire différentes catégories de micro-organismes, notamment certaines bactéries, certains virus, des champignons et des protozoaires.

Son efficacité dépend :

• de la concentration réellement transférée dans l’eau ;
• du temps de contact ;
• de la température ;
• du pH ;
• de la charge organique ;
• de la sensibilité du micro-organisme ciblé.

Dans un aquarium occupé, l’objectif est généralement de réduire la pression microbiologique plutôt que de rechercher une stérilisation complète du circuit. Une désinfection trop poussée pourrait nécessiter un résiduel oxydant dangereux pour les animaux et le biofiltre.

8. Désinfecter l’eau d’alimentation

Le traitement de l’eau neuve avant son introduction dans les bassins constitue l’une des applications les plus pertinentes de l’ozone. L’eau de forage, de rivière, de mer ou de réseau peut être traitée dans une cuve ou une boucle indépendante afin de réduire le risque d’introduction de micro-organismes indésirables.

Une installation peut comprendre :

1. une préfiltration ;
2. une injection d’ozone ;
3. une cuve ou une colonne de contact ;
4. un dégazage ;
5. une neutralisation des résiduels ;
6. un contrôle avant transfert vers l’aquarium.

Le traitement séparé de l’eau d’appoint permet d’appliquer des conditions plus intensives que dans un circuit contenant des animaux.

9. Sécuriser les circuits de quarantaine

Les zones de quarantaine sont essentielles pour limiter l’introduction de pathogènes dans les bassins principaux. L’ozone peut alors être utilisé dans ces circuits pour :

• traiter l’eau d’alimentation ;
• réduire la charge microbiologique en recirculation ;
• traiter l’eau avant son rejet ;
• désinfecter une boucle après vidange ;
• accompagner les protocoles de nettoyage entre deux lots.

Les circuits de quarantaine doivent rester hydrauliquement indépendants des bassins d’exposition. Le dimensionnement doit également tenir compte des traitements vétérinaires éventuellement présents dans l’eau, car l’ozone peut oxyder certains médicaments et modifier leur efficacité.

10. Traiter l’eau de transport et d’acclimatation

Dans certaines installations, l’ozone peut être utilisé pour préparer l’eau destinée au transport des animaux ou pour traiter séparément une eau de réception.

Cette application peut contribuer à améliorer la qualité initiale de l’eau, à condition que l’ozone et les oxydants secondaires aient totalement disparu avant la mise en présence des
animaux. L’ozone ne doit pas être injecté directement dans une poche, une caisse ou une cuve de transport occupée sans étude spécifique.

11. Traiter les rejets et les eaux de vidange

Les eaux provenant des quarantaines, des bassins de soins ou des circuits accueillant des espèces sensibles peuvent nécessiter un traitement avant rejet.

L’ozonation peut participer à :

• la réduction de la charge microbiologique ;
• l’oxydation de certains résidus organiques ;
• la maîtrise du risque de dispersion de pathogènes ;
• la préparation de l’eau avant filtration ou rejet ;
• la sécurisation des eaux provenant de circuits isolés.

Le traitement des effluents est parfois plus simple que la désinfection intégrale d’un grand circuit, car les volumes peuvent être isolés et traités par lots.

12. Désinfecter les installations hors présence des animaux

Lors d’un arrêt technique, d’un changement de population ou d’une opération de maintenance, l’eau ozonée peut être utilisée dans une boucle fermée pour traiter :

• les canalisations ;
• les cuves ;
• les colonnes de contact ;
• certains équipements de filtration ;
• les réservoirs ;
• les circuits de distribution.

Cette opération doit être réalisée sans animaux, avec des matériaux compatibles et selon une procédure définissant la concentration, le temps de contact, le dégazage et le retour à des
conditions sûres.

13. Limiter certains micro-organismes et algues en suspension

L’ozone peut agir sur une partie des algues, spores et cellules présentes dans l’eau circulante. Il peut ainsi accompagner la maîtrise de l’eau verte et de certains développements
planctoniques.

14. Améliorer l’efficacité des traitements UV

La coloration et la turbidité réduisent la transmission du rayonnement ultraviolet à travers l’eau. En diminuant une partie des matières organiques colorées et des particules fines,
l’ozone peut améliorer les conditions de fonctionnement d’un réacteur UV situé en aval.

La combinaison ozone-UV peut apporter une approche multibarrière :

• l’ozone assure principalement une fonction d’oxydation et de clarification ;
• la filtration extrait les particules transformées ;
• les UV assurent une désinfection sans résiduel durable ;
• le charbon actif élimine certains sous-produits et oxydants résiduels.

15. Réduire les renouvellements d’eau

En contrôlant mieux les matières organiques, la turbidité, les nitrites et certains micro-organismes, l’ozonation peut contribuer à prolonger la qualité de l’eau recyclée.

Elle peut donc permettre de réduire :

• la consommation d’eau neuve ;
• les volumes de rejet ;
• les dépenses de chauffage ou de refroidissement ;
• les besoins de préparation de l’eau de mer ;
• les variations de paramètres liées aux renouvellements importants.

La réduction des renouvellements ne doit jamais être décidée sur la seule base de la transparence visuelle.

Utilisation de l’ozone en aquarium d’eau douce

Dans un aquarium d’eau douce, l’ozone peut principalement être utilisé pour :

• améliorer la transparence ;
• réduire la coloration ;
• oxyder certaines matières organiques ;
• faciliter la filtration des particules fines ;
• participer à la maîtrise des nitrites ;
• traiter l’eau d’appoint ;
• réduire la charge microbiologique ;
• traiter les effluents.

Utilisation de l’ozone dans les aquariums marins

L’ozonation de l’eau de mer nécessite des précautions supplémentaires. L’eau marine contient naturellement des concentrations importantes en bromures. Au contact de l’ozone, ceux-ci peuvent former des oxydants bromés plus stables, regroupés sous les notions d’oxydants résiduels totaux ou d’oxydants produits par l’ozone. Ces composés peuvent rester présents plus longtemps que l’ozone lui-même

Dans une installation marine, il est indispensable de prévoir :

• une injection dans une boucle séparée ;
• un temps de contact maîtrisé ;
• une étape de dégazage ;
• un destructeur d’ozone gazeux ;
• une neutralisation par charbon actif ou procédé équivalent ;
• une mesure adaptée des oxydants résiduels ;
• des seuils d’arrêt conservateurs ;
• une validation sur la matrice d’eau réelle.

Une simple mesure du potentiel d’oxydoréduction ne permet pas toujours de distinguer l’ozone des autres oxydants présents dans l’eau de mer.

Cas particulier des aquariums récifaux et des invertébrés

Les coraux, méduses, mollusques, échinodermes et crustacés peuvent présenter une forte sensibilité aux oxydants. Dans ces installations, l’ozonation doit être conçue comme un traitement latéral parfaitement isolé. Aucun résiduel oxydant ne doit atteindre directement les animaux.

Une attention particulière doit être portée :

• aux oxydants bromés ;
• au charbon actif utilisé en finition ;
• au temps de dégazage ;
• à la qualité de la mesure ;
• aux interactions avec les oligoéléments ;
• à la stabilité du potentiel d’oxydoréduction ;
• aux matériaux exposés à l’ozone.

Quels équipements composent un système d’ozonation pour aquarium ?

Une alimentation en oxygène

L’ozone peut être produit à partir d’air sec ou d’oxygène. Pour les installations importantes, un concentrateur d’oxygène PSA ou une alimentation en oxygène adaptée permet généralement
d’obtenir une production d’ozone plus stable et plus concentrée.

Un générateur d’ozone

Sa capacité ne doit pas être déterminée uniquement à partir du volume total de l’aquarium. Le débit traité, la charge organique, la salinité, les apports alimentaires et l’objectif
d’oxydation sont déterminants.

Un dispositif d’injection

L’injection peut être réalisée par venturi, diffuseur, mélangeur statique ou dispositif spécifique. L’objectif est d’obtenir un transfert efficace sans générer de surpression ou
de retour d’eau vers le générateur.

Une cuve ou une colonne de contact

Le contacteur offre le temps nécessaire aux réactions d’oxydation. Il doit être dimensionné en fonction du débit, de la demande en ozone et de l’objectif de traitement.

Un système de dégazage

L’ozone non dissous doit être séparé de l’eau avant son retour vers le circuit.

Un destructeur d’ozone

Le gaz extrait du contacteur ou de l’écumeur doit être dirigé vers un destructeur catalytique ou thermocatalytique. Il ne doit pas être rejeté directement dans un local fréquenté.

Une neutralisation du résiduel dans l’eau

Du charbon actif ou un autre procédé validé peut être utilisé pour éliminer les résiduels oxydants avant le retour de l’eau vers les animaux.

Une instrumentation de contrôle

Selon l’installation, elle peut comprendre :

• une sonde Rédox ou ORP ;
• un analyseur d’ozone dissous ;
• une mesure des oxydants résiduels totaux en eau de mer ;
• un détecteur d’ozone dans l’air ;
• un contrôle du débit d’eau ;
• un contrôle du débit de gaz ;
• une mesure de température et de pH ;
• des alarmes de défaut ;
• un automate programmable.

Des sécurités automatiques

Le générateur doit pouvoir s’arrêter automatiquement en cas de :

• dépassement d’un seuil Rédox ;
• présence anormale d’ozone dans l’air ;
• perte de circulation d’eau ;
• défaut de ventilation ;
• panne du destructeur ;
• absence d’oxygène ;
• défaut d’injection ;
• niveau anormal dans le contacteur ;
• ouverture d’un accès technique sécurisé.

Pourquoi le potentiel Rédox ne suffit-il pas toujours ?

Le potentiel d’oxydoréduction, également appelé potentiel Rédox ou ORP, mesure la capacité globale de l’eau à oxyder ou à réduire des substances. Il ne mesure pas directement la
concentration en ozone. Sa valeur est influencée par :

• le pH ;
• la température ;
• la salinité ;
• les matières organiques ;
• les composés chlorés ou bromés ;
• l’état et l’encrassement de la sonde ;
• les autres oxydants présents.

L’ORP est utile pour piloter et sécuriser l’installation, mais il doit être complété par d’autres informations et, lorsque nécessaire, par des mesures spécifiques de l’ozone dissous
ou des oxydants résiduels. Les seuils ne doivent pas être copiés d’un aquarium à un autre. Ils doivent être définis à partir de la qualité de l’eau, de la configuration du circuit et de la sensibilité des espèces présentes.

Comment dimensionner un système d’ozonation pour aquarium ?

Le dimensionnement ne peut pas être réalisé uniquement avec une formule exprimée en grammes d’ozone par mètre cube d’eau.

Une étude sérieuse doit intégrer :

• le volume total du circuit ;
• le débit de recirculation ;
• le débit réellement traité par l’ozone ;
• le type d’eau : douce, saumâtre ou marine ;
• la température et le pH ;
• la teneur en bromures ;
• la charge organique ;
• la turbidité ;
• la concentration en nitrites ;
• la biomasse et les espèces présentes ;
• la quantité quotidienne d’aliments ;
• les technologies de filtration existantes ;
• les objectifs de qualité ;
• les contraintes de sécurité ;
• le fonctionnement continu ou séquentiel.

Des essais sur échantillons ou sur une unité pilote peuvent permettre de déterminer la demande réelle en ozone, les cinétiques de réaction et les éventuels sous-produits. Cette approche permet de définir une dose efficace, tout en évitant le surdimensionnement, le surdosage et les consommations inutiles d’oxygène et d’énergie. Nous vous accompagnons pour cette étude au préalable

L’expertise OXYTRADING pour les aquariums professionnels

OXYTRADING accompagne les aquariums publics, parcs animaliers, centres techniques, laboratoires et installations aquariologiques dans l’étude et l’intégration de solutions d’ozonation
complètes. Notre intervention peut comprendre :

• l’analyse des objectifs et de la qualité de l’eau ;
• l’étude de faisabilité ;
• les essais d’ozonation ;
• le pré-dimensionnement ;
• la définition du point d’injection ;
• la sélection du générateur d’ozone ;
• la conception du système de contact ;
• le dégazage et la destruction de l’ozone résiduel ;
• l’intégration de sondes et d’analyseurs ;
• l’automatisation par PLC et régulation PID ;
• la sécurisation du local technique ;
• l’installation et la mise en service ;
• la formation des équipes ;
• la maintenance et le suivi des performances.

L’objectif n’est pas simplement d’installer un générateur d’ozone, mais de proposer une solution cohérente avec les animaux hébergés, le circuit hydraulique, les traitements
existants et les contraintes d’exploitation.