Fiche Résumé 08-AEP-02

Lors de la potabilisation de l'eau, la filtration est le procédé clé pour éliminer les micro et macro-organismes de toutes sortes (bactéries, protozoaires, vers, crustacés, larves d'insectes…) présents dans la ressource. Mais la colonisation des média filtrants par ces organismes (pathogènes ou non) est un cas fréquemment rencontré. Selon le type d’organismes présents, cette colonisation peut être considérée comme un problème sanitaire, esthétique ou organoleptique, ou bien à l'inverse comme un bienfait lorsqu'une action de biodégradation de la pollution est observée. Quoiqu'il en soit, une des conséquences principales est le colmatage des filtres par la biomasse et une perte d'efficacité du traitement. Par ailleurs, ces organismes, dont certains sont sous forme de kyste, présentent des résistances aux désinfectants et au chlore en particulier, très variables d'un groupe à l'autre.

L'objectif de l'étude est donc de contrôler le développement des organismes dans les média filtrants et d'optimiser leur rétention en définissant des protocoles curatifs et/ou préventifs de lavage ou de désinfection des filtres utilisés dans le domaine du traitement des eaux. Ces protocoles devraient ainsi permettre aux exploitants de filière de production d’eau potable de réduire les risques opérationnels (colmatage) et sanitaires liés à ce phénomène.

En 2007, un état de l'art a d’abord été réalisé suivi d'un état des lieux de 9 sites de production d'eau potable (Morsang, Le Pecq, Le Mont-Valérien, Poissy, Viry…) traitant des eaux de surface et/ou souterraine et étant équipés de plusieurs types de filtres (sable, CAG, biolite…) mis en œuvre dans des filières diverses (14 filtres différents étudiés au total). Le but de cet état des lieux a été d’établir une première synthèse des problèmes associés à l’accumulation et/ou au développement de micro et macro-organismes dans les média filtrants.

La synthèse bibliographique, établie à partir d’articles parus au cours des vingt dernières années, a permis de sélectionner, pour les essais en laboratoire et sur pilote, deux types d’organismes problématiques et un indicateur de pollution et/ou de traitabilité : les nématodes, les amibes et les bactéries anaérobies sulfito-réductrices (SASR). Les nématodes (zooplancton) se retrouvent souvent en grand nombre dans les filtres ; ils s'y accumulent et s'y développent ; ils peuvent être pathogènes et sont difficiles à déloger par les moyens utilisés sur le terrain tels que les rétrolavages et le chlore à des doses acceptables d’exploitation. Les amibes, protozoaires prédateurs de bactéries, peuvent aussi être pathogènes et se développer dans les filtres ; elles ont par ailleurs un rôle protecteur voire amplificateur de certaines bactéries pathogènes (telles que Legionella, Mycobacterium, etc.) ; leur taille leur permet de traverser le filtre et de se retrouver dans l'eau distribuée. Par contre, si les SASR sporulées ne se développent pas dans les média filtrants ; elles sont quand même intéressantes à étudier car ce sont des indicateurs de pollution et/ou de traitabilité du fait de leurs liens avec d'autres organismes pathogènes plus difficiles à analyser en eau traitée tel que Cryptosporidium : lien d'occurrence, de rétention/ accumulation sans développement dans les filtres, d'élimination par clarification, de résistance aux oxydants… (elles sont fortement résistantes aux désinfectants et sont bien retenues sur les filtres dans des conditions optimales d'exploitation). Note : l’état des lieux ayant montré par la suite que les SASR sont finalement peu présentes, leur suivi a été complété par celui des bactéries aérobies sporulantes (BAS) plus abondantes dans l’eau et qui peuvent se développer dans les filtres.

L'état des lieux a montré que la présence qualitative des trois organismes recherchés dans les média filtrants est comparable sur l'ensemble des sites. Leur teneur est liée à la pollution de la ressource. Pas plus d'organismes n’ont été trouvés dans les filtres à CAG ou à biolite que dans les filtres à sable pour des concentrations similaires en entrée. Pour les organismes qui présentent une aptitude à se développer au sein des média filtrants (nématodes, amibes, BAS), des relargages peuvent être observés lors de la phase de filtration ce qui souligne le fait que les lavages des filtres sont pas ou peu efficaces. Pour les organismes qui ne se développent pas au sein des média filtrants (enterocoques, Pseudomonas, E. Coli, coliformes, SASR), leur élimination de l’eau par filtration est bonne et leur élimination du filtre par lavage est efficace. L'intérêt de chlorer les eaux de lavage, même à hauteur de 1 ppm, n'est pas démontré sur l'efficacité du lavage mais est réel pour limiter la prolifération des organismes qui se développent au sein des filtres. Il est alors nécessaire de développer des procédés curatifs de lavage et de décontamination des filtres, même si dans le cas présent aucune contamination n'a été constatée et même si tous les sites étudiés sont en accord avec les standards indicatifs (coliformes et SASR notamment) et réglementaires (E. Coli, entérocoques).

En 2008, des essais ont donc été menés selon deux approches : préventive et curative. L’approche préventive, qui vise à évaluer l’influence des paramètres de lavage du filtre sur l’élimination des organismes tout en maintenant la qualité de la filtration, a été réalisée sur un pilote dont le CAG a deux ans de fonctionnement car il provient d’un second étage de filtration d’une unité industrielle. Son biofilm est donc stabilisé. Il en ressort que ni la fréquence, ni le mode de lavage testés ne permettent de décrocher les organismes fixés au sein du biofilm présent sur le média et qu’une fréquence de rétro-lavage (air+eau) supérieure à 15 jours peut occasionner des relargages non maîtrisés de nématodes ; une fréquence hebdomadaire est alors préconisée. L’approche curative, qui vise à identifier les réactifs et conditions opératoires efficaces, a d’abord été réalisée en laboratoire puis confirmée sur pilote. Il en ressort que les meilleurs réactifs parmi tous ceux testés sont : le chlorure de sodium à 30 g/l, le sulfate de cuivre à 20 mg/l, le chlore à 100 mg/l ainsi que des températures de 50 et 60 °C. Mais ils n’ont qu’une efficacité partielle. Aucun traitement permettant une décontamination totale du média n’a donc été identifié. Les solutions proposées ne sont que des procédures de nettoyage partiel visant à limiter des relargages non maîtrisés et permettant de garantir une eau filtrée de qualité avec absence de micro et macro-organismes. Pour obtenir une décontamination complète du média, il faut une régénération du CAG.