Adhésion de bactéries transportées par des fines de charbon activé à des biofilms de réseau d'eau potable
Résumé
The biological activated carbon filtration step of a drinking water treatment plant controls the biological instability of water. That allows a limited bacterial growth in the distribution system. Therefore the disinfectant doses used on water are reduced, as weIl as the disinfection by-products that can be carcinogenic and mutagenic. Activated carbon filtration beds release particles called carbon fines in their effluent. Fines can be colonized by bacteria, including coliforms. The objective of the research presented here was to study the accumulation in biofilms of bacteria transported by carbon fines and to observe transformed biofilms under disinfecting conditions. Biofilms were developed in annular reactors under simulated drinking water distribution network conditions. We showed that Klebsiella pneumoniae was transported to biofilms and contaminated them by adhering to carbon fines. Carbon fines attachment to biofilm is dependent to their size, larger fines being more able to persist. We observed a double action of chlorine and monochloramine: partial disinfection of the biofilm and removal of a fraction of the biomass. Chlorine efficacy was limited against biofilms contaminated with K. pneumoniae transported by carbon fines. Approximately 10% of the coliform population and 20% of the carbon fines remained attached to biofilm despite 0.5 mgL-1 continuous chlorination. These results and the fact that K. pneumoniae attached to suspended carbon fines was resistant to chlorination show the importance of the final disinfection downstream the filters to limit the public health risks associated with biologically activated carbon filtration.
L'étape de filtration biologique sur charbon activé en grains d'une filière de traitement d'eau potable limite l'instabilité biologique de l'eau. Cela entraîne une moindre croissance bactérienne dans le réseau de distribution d'eau. Ainsi les doses de désinfectants utilisés pour le contrôle micro biologique de l'eau sont réduites, de même que les sous-produits de désinfection qui peuvent être carcinogènes et mutagènes. Les lits filtrants de charbon activé relarguent des particules appelées fines de charbon dans leur effluent. Les fines de charbon peuvent être colonisées par des bactéries, notamment des coliformes. L'objectif du travail de recherche présenté ici était d'étudier l'accumulation dans des biofilms de bactéries transportées par des fines de charbon activé, et d'observer les biofilms ainsi transformés en situation de désinfection. Les biofilms étaient développés dans des réacteurs annulaires dans des conditions simulant celles d'un réseau de distribution d'eau potable. Nous avons montré que Klebsiella pneumoniae peut s'attacher à des fines de charbon et être transportées aux biofilms en entraînant leur contamination. L'attachement des fines de charbon au biofilm est dépendante de leur taille, celles de plus grande taille étant les plus à même de persister dans le biofilm. Nous avons observé une double action du chlore et de la monochloramine sur le biofilm : la désinfection partielle des bactéries et l'arrachage d'une fraction de la biomasse. L'efficacité du traitement au chlore des biofilms contaminé par K. pneumoniae transporté par des particules de charbon était relativement limitée dans les conditions de nos expériences. Approximativement 10 % de la population de K. pneumoniae et 20 % des particules de charbon activé restaient attachées au matériau support du biofilm malgré la chloration en continue des réacteurs (0,5 mgL-1 chlore libre). Au vu de ces résultats et parce que K. pneumoniae attaché à des fines de charbon en suspension était également résistant au chlore, il apparaît important que la désinfection finale en aval des filtres soit correctement effectuée de façon à limiter les risques sanitaires potentiels lié à la filtration biologique sur charbon activé en grains.