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Inactivation (log)Inactivation (log)

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Academic year: 2022

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Texte intégral

(1)

Impacts de la qualité de l’eau sur Impacts de la qualité de l’eau sur

l’efficacité de la

l’efficacité de la désinfection désinfection : :

Exemple d’application des

Exemple d’application des plans plans fractionnaires fractionnaires dans

dans le le domaine domaine du du Génie Génie de de l’Environnementl’Environnement

Benoit Barbeau Benoit Barbeau Benoit Barbeau

Présentation dans le cadre du cours MTH6301

(2)

Mise en contexte Mise en contexte

• •

Projet AWWARF 2592: Projet AWWARF 2592: Impact ofImpact of Water Water Quality

Quality on the Inactivation ofon the Inactivation of Bacterial andBacterial and Viral

Viral PathogensPathogens

• •

En collaboration avecEn collaboration avec

Vivendi Vivendi WaterWater NATC, NATC,

UniversityUniversity of of SouthSouth Florida,Florida,

UniversityUniversity of Colorado and of Colorado and

Uni. of Uni. of UrbanaUrbana--Champaign in IllinoisChampaign in Illinois

• •

Durée 2.5 ans (Mars 2000 à Octobre 2002)Durée 2.5 ans (Mars 2000 à Octobre 2002)

(3)

Objectifs de la présentation Objectifs de la présentation

• • Présenter la démarche ayant conduite Présenter la démarche ayant conduite au choix du plan d’essai expérimental au choix du plan d’essai expérimental

• • Discuter des difficultés rencontrées Discuter des difficultés rencontrées lors de la mise en

lors de la mise en œuvre

• • Critiquer les forces et faiblesses de Critiquer les forces et faiblesses de l’utilisation des plans de design

l’utilisation des plans de design

d’expérience dans le domaine de la d’expérience dans le domaine de la

recherche scientifique en recherche scientifique en

environnement.

environnement.

(4)

La désinfection est un procédé La désinfection est un procédé

multi

multi - - variable variable

A - Variables de procédés

1. Concentration de désinfectant

2. Type de désinfectant (Ex: chlore, ozone, etc.) 3. Temps de contact

B - Variables environnementales 1. Le pH de l’eau

2. La température de l’eau 3. La limpidité de l’eau

4. La compétition avec les agents réducteurs 5. Le type de microorganismes

6. La méthode de détection 7. Etc.

Variable de réponse (Y) : Survie des microorganismes

(5)

Stratégie retenue Stratégie retenue

Variable de réponse Y Variable de réponse Y

-4.0 -3.5 -3.0 -2.5 -2.0 -1.5 -1.0 -0.5 0.0

0 50 100 150

Time (min)

Inactivation (log) 1 ppm 2 ppm 2 ppm

-4.0 -3.5 -3.0 -2.5 -2.0 -1.5 -1.0 -0.5 0.0

0 50 100 150

CT (mg x min/L)

Inactivation (log) 1 ppm 2 ppm 2 ppm

Ln (N/No) = -k x C T

effectif

Chick-Watson

Variable de réponse Y

(6)

Variables de Variables de

contrôles contrôles

Modalités Modalités MinMin MaxMax

77ooC C 2222ooCC 6.56.5 8.58.5

0 UTN

0 UTN 5 UTN5 UTN 0 mg C/L

0 mg C/L 5 mg C/L5 mg C/L 1. Température

1. Température 2. pH

2. pH

3. Turbidité 3. Turbidité 4. COT

4. COT

Stratégie retenue Stratégie retenue

Variables (4) de contrôle

Variables (4) de contrôle

(7)

Description du design expérimental Description du design expérimental

Plan de tamisage de résolution IV Plan de tamisage de résolution IV

Condition pH T (oC) Turbidité COT

1 6.5 7 0 0

2 8.5 7 0 5

3 6.5 22 0 5

4 8.5 22 0 0

5 6.5 7 5 5

6 8.5 7 5 0

7 6.5 22 5 0

8 8.5 22 5 5

9 (Centered) 7.5 14.5 2.5 2.5

Design: 2

Design: 2(4-(4-1)1) = 2= 233 = 8 conditions + 1 centrée= 8 conditions + 1 centrée = 9 conditions= 9 conditions

(8)

Mise

Mise en oeuvre en oeuvre

Ce plan fractionnaire a été reproduit pour:

1. Quatre désinfectants

#1) spores de

#1) spores de B. subtilisB. subtilis #2) #2) ColiphagesColiphages MSMS--2 2

100nm 100nm

2. Deux micro-organismes cibles

10 000 nm

(9)

Pourquoi ne pas avoir inclus ces Pourquoi ne pas avoir inclus ces

variables dans le design ? variables dans le design ?

1. 4 désinfectants = 4 modalités

2. Efficacité: Ozone >>>> NH2CL (facteur 10000) 3. Résistance: Spores >>> virus (facteur 1000)

4. Objectif: Étude de la qualité de l’eau non pas de l’effet relatif des désinfectants ou des organismes 5. Permettait de répartir la tâche plus facilement entre

les différentes universités participantes

6. Réduisait les risques méthodologiques liées à la réalisation des essais

7. Facilitait le processus de publication scientifique

(10)

2. Difficultés rencontrées lors de la mise 2. Difficultés rencontrées lors de la mise

en en oeuvre oeuvre du plan expérimental du plan expérimental

1. Reproductibilté déficiente des essais

avec les virus MS2:

leur séjour au frigo les rend moins résistants envers le désinfectant.

2. Impossibilité de réaliser certaines

conditions :

la modalité avec 5 ppm de COT est impossible à réaliser. Comme les plans d’essais pour les

virus sont distincts, il a été possible de réajuster la modalité à 2 ppm dès qu’on s’est aperçu du problème.

(11)

3. Désavantages des plans d’essai 3. Désavantages des plans d’essai

fractionnaires fractionnaires

1. Le plan doit être complété avant de pouvoir

l’analyser, ce qui rend les réajustements en cours de route impossibles.

2. La reproductibilité doit être assurée. Contrainte importante pour (i) l’étude des systèmes

incorporant des organismes vivants ou (ii) l’étude de procédés susceptibles d’être affectés par des

variables non contrôlables (ex. la pluie).

3. Le transfert des connaissance acquises durant un

projet est plus ardu en raison de la faible proportion de scientifiques initiés à ces techniques.

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