3.1.2.3 Impact de l’hydrodynamique

La mise en place d’interactions entre les bactéries et une surface lors de la phase précoce d’adhésion nécessite des flux relativement faibles. En effet, même si une vitesse de flux importante permet d’augmenter la probabilité de rencontre bactéries/surface, il est généralement admis que des débits importants augmentent les forces de cisaillements et inhibent l’adhésion, notamment par décrochage des bactéries adhérées de manière reversible. Ainsi Raya et al. (2010) ont montré que de 0 à 5 mN/m2, le nombre de cellules de P. aeruginosa (PAO1) adhérées après 3 h d’incubation augmente régulièrement, mais que des forces supérieures à 5 mN/m2 inhibent l’adhésion. À 26 mN/m2, aucune bactérie n’est détectée sur la surface étudiée.

La conception d’un réseau d’EMN doit donc être pensée pour éviter les zones où les débits sont faibles. Le réseau doit ainsi être correctement dimensionné afin de ne pas créer de zones de stagnation. Les bras morts, constitués de canalisations inutilisées dans lesquelles l’eau ne circule pas, doivent être évités. Les recommandations préconisent également d’utiliser

l’ensemble du réseau régulièrement ou bien de le vidanger lors de fermetures d’établissement ou si des zones sont inutilisées (Manuel et al., 2009).

De la même manière, la rugosité modifie l’adhésion bactérienne (Donlan, 2002). Il a été démontré, par microscopie électronique ou de force atomique, que l’INOX présente des micro-crevasses qui augmentent la surface d’adhésion d’une part, et jouent, d’autre part, le rôle de niches de protection pour les micro-organismes où la vitesse du flux est diminuée. Des études ont ainsi montré qu’un INOX électropoli (lisse) retenait à sa surface moins de bactéries qu’un INOX non-traité (Perdersen, 1990; Palmer et al., 2007). L’adhésion cellulaire est en outre favorisée si la taille des défauts de la surface est proche de la taille des bactéries.

II.3.2

Inhibition de la prolifération du biofilm – détachement du biofilm

formé

Lorsque toutes les conditions au sein d’un réseau sont optimales, les bactéries adhérées entrent alors en phase de croissance. Pour éviter l’accroissement du biofilm, il est possible d’agir sur certains paramètres.

II.3.2.1 Maîtrise des conditions trophiques

La concentration en carbone organique assimilable (COA) d’une eau est un paramètre qui influence fortement la prolifération microbiologique. Bouteleux et al. (2005) ont par exemple montré que E. coli était capable de croître dans une EAP stérile non chlorée et supplémentée en substrat organique (algues exposées à un traitement par ozonation). Le biofilm est également affecté par la concentration en COA (Servais et al., 1995). Norton et al. (2000) ont montré qu’un abaissement en COA par des filtres biologiquement actifs permettait de limiter la prolifération du biofilm dans un réseau de distribution d’eau. En général, les concentrations en COA des EMN sont faibles et ne constituent pas des paramètres contrôlables, les traitements de l’EMN n’étant pas autorisés.

II.3.2.2 Température

De nombreux micro-organismes se développent à des températures comprises entre 30 et 40 °C. Par conséquent, il est recommandé d’éviter ces températures dans les réseaux d’eau

chaude et d’isoler thermiquement ces canalisations pour maintenir une température supérieure à 50 °C, lorsque cela est possible. Rogers et al. (1994) décrivent par exemple une réduction du nombre de bactéries au sein d’un biofilm hydrique lorsque la température dans le réseau étudié est de 60 °C. Par ailleurs, les auteurs ont noté, à cette température, la disparition de L. pneumophila détectée dans le biofilm.

La maîtrise de la température est particulièrement importante pour les exploitants thermaux qui utilisent l’eau à des températures proches de 37 °C pour la réalisation des soins (38 °C pour les soins de rhumatologie à la station thermale de Dax). Il est par exemple préconisé de refroidir l’eau à la température des soins au plus près des points d’usage.

II.3.2.3 Nettoyage des réseaux de canalisations

Le nettoyage des canalisations d’un réseau consiste à éliminer les dépôts macroscopiques (dépôts d’oxydes, de tartre) qui ont souvent tendance à se former dans les réseaux d’eaux fortement minéralisées comme les eaux thermales. Outre l’altération des paramètres organoleptiques de l’eau (coloration par exemple), ces dépôts peuvent induire la dégradation microbiologique de l’eau. Lechevallier et al. (1987) ont en effet montré que les tubercules ferreux (dépôts résultant de l’oxydation du fer) peuvent héberger des taux élevés de bactéries coliformes. Les actions de nettoyage ont aussi une action sur le biofilm une fois formé et sur les bactéries adhérées en phase d’adhésion réversible et irreversible (voir paragraphe II.2.4.2.3).

Plusieurs méthodes sont disponibles, mais le choix d’une technique dépend essentiellement de la compatibilité des traitements avec le matériau constitutif du réseau à traiter (Tableau II-13 (CSHPF et al., 1999)).

Tableau II-13. Compatibilité des matériaux constitutifs des réseaux et traitements de nettoyage (CSHPF et al., 1999).

Nature du matériau Caractéristiques Air et eau (1 m/s) Eau seule (2 m/s) Obus racleurs Nettoyage chimique Fonte ancienne joint plomb

100 mm - + + + Fonte ductile 100 mm + + + + Acier galvanisé 100 mm + + + - < 100 mm + + - - Cuivre 100 mm + + - - Acier inoxydable 304 ou 316L 100 mm + + + + < 100 mm + + - - Polyéthylène (PE) 100 mm + + - + < 100 mm + + + + Polychlorure de vinyle (PVC) 100 mm + + + + < 100 mm + + - + Polypropylène (PP) 100 mm + + + + < 100 mm + + - +

Le nettoyage peut être réalisé par augmentation de la vitesse du fluide dans le réseau et peut être effectué grâce à un mélange « air-eau », injecté à une vitesse de l’ordre de 1 m/s, ou grâce à de l’eau seule, à une vitesse comprise entre 2 et 2,5 m/s. Des obus de raclage, en matériau élastomère (type silicone) peuvent aussi être utilisés (Figure II-17) et permettent l’abrasion des dépôts sur les canalisations. Dans ce cas, le réseau doit être équipé de « gares » d’entrée et de sortie, pour l’insertion et la récupération des obus, et une pression de 2 bars doit pouvoir être appliquée dans le réseau pour pousser l'obus.

Des techniques de nettoyage chimiques sont également communément pratiquées. L’eau oxygénée et l'acide carboxylique sont utilisés pour l’élimination d’hydroxydes de fer et de manganèse. Des nettoyages acides (acide sulfamique, chlorhydrique additionnés d’inhibiteurs de corrosion comme l’acide phosphorique) sont utilisés pour l’élimination du carbonate de calcium. Ces traitements doivent bien sûr être réalisés en dehors des périodes d’usage du réseau et suivis de rinçages abondants.

II.3.2.4 Traitements de désinfection

Une bonne conception ainsi que la maintenance du réseau, associé à des traitements de nettoyage réguliers ne permettent toutefois pas de s’affranchir complètement d’une prolifération bactérienne sur les canalisations. C’est pourquoi, des traitements de désinfection ponctuels sont appliqués régulièrement, de manière préventive mais aussi curative. Ils ont pour but de limiter la formation du biofilm, a fortiori dans un réseau transportant de l’EMN ne contenant pas de désinfectant résiduel.