Fiche Résumé 11-AEP-13

Si les virus entériques pathogènes pour l'homme ne se multiplient pas dans l'environnement hydrique, ils sont par contre capables d'adhérer sur les parois des réseaux de distribution d'eau potable, de s'accumuler au niveau des biofilms formés sur les parois et d'être relargués de façon discontinue dans l'eau circulante. Les biofilms représentent donc un réservoir de micro-organismes qui peuvent constamment contaminer l'eau distribuée.

En conséquence, contrôler la qualité microbiologique de l'eau impose de contrôler l'accumulation de dépôts et de biofilms sur les parois des réseaux de distribution et des réservoirs d'eau potable et de nettoyer les surfaces contaminées. Mais le nettoyage efficace des surfaces des canalisations est limité à la fois par leur difficulté d'accès et par l'absence de caractérisation physico-chimique et mécanique des biofilms adhérant aux surfaces. Il est par conséquent quasi-impossible d'optimiser objectivement les protocoles de nettoyage pour éliminer les biomasses fixées et les pathogènes associés.

L'objectif du programme vise à définir un protocole pour nettoyer les surfaces des canalisations salies par les micro-organismes (bactéries formant un biofilm, virus piégés dans le biofilm ou adhérant sur des surfaces non colonisées). Les différentes parties étudiées portent sur la mise au point de modèles d'accumulation des virus en réseau de distribution et sur les biofilms (combien et comment) ; sur la détermination des caractéristiques de surface qui favorisent l'accumulation de ces virus (nature du support, présence de matières organiques et de biofilms bactériens) ; sur l'évaluation des forces hydrodynamiques, mécaniques et chimiques nécessaires pour détacher les biofilms bactériens ; sur la combinaison d'actions (hydrodynamiques et chimiques) permettant de fragiliser l'adhérence des biofilms bactériens et d'améliorer le nettoyage des surfaces et enfin sur la persistance des virus (survie, intégrité, maintien de l'infectiosité) fixés sur les parois ou les biofilms qui ont subit un nettoyage.

Les essais sont réalisés sur des biofilms multi-espèces qui ont été formés sur des matériaux (PEHD et inox) en contact avec l'eau du réseau dopée à l'aide de modèles viraux (phages ARN-Fspécifiques : MS2, GA et QB). Le réacteur utilisé est le disque tournant car il permet de simuler, en fonction de la distance par rapport à l’axe, différentes conditions hydrodynamiques et contraintes de cisaillement à la surface des matériaux.

Les résultats, décrits dans ce rapport intermédiaire, portent sur le transport et le transfert pariétal des particules virales en réseau de distribution d’eau ainsi que sur l’estimation de leur concentration résiduelle. L’approche théorique pour établir l’évolution de la concentration résiduelle d’une injection ponctuelle de virus à l’entrée d’un écoulement établi est relativement complexe. En effet, la solution englobant tous les mécanismes relatifs à la convection, la diffusion axiale, la dispersion et la rétention n’est pas accessible analytiquement. Une approche plus simple, limitée à la prise en compte de la convection et de la rétention, existe cependant. Elle a permis de déterminer les concentrations résiduelles pour les deux phages QB et GA grâce aux données des expériences réalisées avec le disque tournant et qui ont permis d’établir les coefficients de transfert (de l’écoulement vers la paroi et de la paroi vers l’écoulement) pour les 2 phages.

Les résultats ont montré que lors d’une contamination accidentelle du réseau par les virus, la concentration résiduelle dans l’écoulement augmente avec le diamètre et avec la vitesse débitante ce qui permet de conclure que la concentration résiduelle augmente avec le débit.