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• W2018351305 abstract "Le maintien de la qualité des eaux potables de la sortie de l'usine de traitement jusqu'au robinet du consommateur est une préoccupation majeure des traiteurs et distributeurs d'eau. D'un point de vue biologique, ce maintien doit se caractériser notamment par une stabilité de la croissance bactérienne à partir du carbone organique dissous biodégradable et de l'activité de prédation subséquente des protozoaires qui doivent, dans le meilleur des cas, être non détectables. Or, les réseaux de distribution d'eau potable sont continuellement exposés à un flux de matière organique biodégradable (pouvant représenter près de 20–30 % du carbone organique dissous et total) et de microorganismes allochtones (bactéries, champignons, protozoaires…), provenant de l'usine de traitement des eaux mais aussi d'incidents (cassures/réparations) sur le réseau lui-même. Une partie de ces microorganismes (bactéries hétérotrophes en particulier) s'adapte à cet environnement ultra-oligotrophe, et peut ainsi coloniser l'ensemble d'un réseau de distribution d'eau potable; la plus forte densité de microorganismes se rencontrant à la surface des matériaux supports et s'organisant sous forme de microcolonies plus ou moins dispersées (biofilm) mélangées à des produits de corrosion et des précipités inorganiques. Cinq groupes de microorganismes vivants ont été identifiés dans les réseaux de distribution, au niveau du biofilm des canalisations et dans l'eau circulante: des cellules bactériennes, des protozoaires, des levures, des champignons et des algues. La majorité de ces organismes est non pathogène; toutefois, des bactéries potentiellement pathogènes (Legionella…), des bactéries d'origine fécale (coliformes, E. coli…) et des kystes de protozoaires pathogènes (Giardia intestinalis, Cryptosporidium parvum…) peuvent transitoirement trouver des conditions favorables à leur prolifération dans les réseaux. La croissance bactérienne en réseau se fait naturellement au détriment de la matière organique dissoute biodégradable et celle des protozoaires se fait au détriment de la matière organique dissoute, d'autres protozoaires, mais surtout au détriment des bactéries. Cette activité de prédation des protozoaires a été largement étudiée dans des milieux aquatiques marins et d'eaux douces tels que les rivières…, lacs, mais très rarement dans les réseaux de distribution. Actuellement, des preuves de la prédation des protozoaires sur les communautés bactériennes libres ou/et fixées ont été données, notamment par photographie ou film de biofilms étalés sur des coupes de matériaux immergés dans l'eau potable, ou par observation microscopique de bactéries dans les vacuoles digestives des protozoaires issus d'eaux potables. D'après une étude unique visant à estimer l'activité bactérivore des protozoaires à l'aide d'expériences de laboratoire utilisant des marqueurs fluorescents, il apparaît que dans un réseau expérimental, alimenté avec une eau traitée biologiquement (ozone/filtration sur charbon actif en grain), seuls les protozoaires ciliés présents dans le biofilm auraient une activité de prédation mesurable, estimée à 2 bactéries·cilié−1·h−1, en moyenne. La dynamique bactérienne en réseau de distribution est donc complexe. Elle dépend de nombreux paramètres, notamment, le carbone organique dissous biodégradable, la présence d'un résiduel de désinfectant, la nature et l'état des parois des canalisations, la biomasse relative des cellules bactériennes libres et fixées et, enfin, les phénomènes de prédation. La préservation de la stabilité biologique de l'eau potable lors de son stockage en réservoir ou de son transport à travers les réseaux de distribution, c'est-à-dire la diminution de la contamination microbiologique et la limitation de la dégradation microbiologique, nécessite (a) l'emploi de techniques chimiques comme la désinfection, notamment par ajout de chlore qui agit sur les microorganismes eux-mêmes, ou bien (b) l'emploi de techniques nouvelles, encore à l'étude, permettant d'agir non plus sur les bactéries elles-mêmes, mais sur la cause de leur présence et de leur croissance, c'est-à-dire en diminuant fortement les concentrations en matière organique en entrée de réseau de distribution et dans l'eau circulante. L'ajout d'oxydant, le plus souvent du chlore, pose un certain nombre de problèmes, notamment, la formation de sous-produits d'oxydation comme les trihalométhanes (THM) dont certains sont reconnus cancérigènes chez l'animal. De plus, le chlore ajouté en sortie d'usine de traitement est consommé dans le réseau et le maintien d'un résiduel de chlore permettant d'inhiber la croissance bactérienne en tous points du réseau nécessiterait de fortes concentrations de chlore en sortie d'usine, ce qui est incompatible avec les normes en vigueur aussi bien en terme de résiduel de chlore qu'en termes de sous-produits de désinfection. Toutefois, le chlore a un effet désinfectant sur les bactéries planctoniques, en effet, seuls environ 10 % de ces cellules bactériennes sont actives, c'est-à-dire capables d'oxydation respiratoire. Cependant, des études ont montré que les bactéries fixées sur des particules de charbon actif en grain étaient résistantes au chlore, de même que des bactéries agrégées entre elles. De facto, l'ajout de chlore à l'eau traitée n'inhibe pas la formation d'un biofilm à l'intérieur des canalisations. De même, les protozoaires véhiculés par l'eau potable peuvent résister au chlore. Les inconvénients sus cités, ont permis, depuis quelques années, le développement de techniques de filtration membranaire telle que la nanofiltration, qui se situe à la charnière de l'osmose inverse et de l'ultrafiltration, et qui apparaît comme une alternative intéressante aux traitements conventionnels car elle présente l'avantage de diminuer très fortement le carbone organique dissous (en moyenne, abattement de 90 % du COD (Carbone Organique Dissous) et de 99 % du CODB (Carbone Organique Dissous Biodégradable)). De plus, la nanofiltration assure une élimination quasi totale des microorganismes (abattement de 99 %), des précurseurs de sous-produits de chloration, des micropolluants, une diminution de la flaveur de moisi de l'eau (facteur 2) et la production d'une eau peu consommatrice de chlore dont les ions divalents ont été pour la plupart retenus. The maintenance of the quality of water from the outlet of the treatment plant to the consumer tap is a major concern of water distributors. From a biological point of view, this maintenance must be characterized by a stability of biological features, namely bacterial growth from biodegradable organic matter, and protozoan bacterivory which must be not detectable. However, drinking water distribution systems are continuously exposed to a flow of biodegradable organic matter, which can represent around 20–30 % of the total dissolved organic carbon, and a flow of allochthonous microorganisms (bacteria, fungi, protozoa…), coming from the water treatment plant but also from incidents (breaks/repairs) on the distribution network itself. Apart from these microorganisms (heterotrophic bacteria in particular) can grow in this ultra-oligotrophic environment and colonize the all drinking water distribution system. The highest density of microorganisms occurs on the surface of pipewalls where they are organized in microcolonies (biofilm) that are mixed with corrosion products and inorganic precipitates. Five groups of organisms have been identified in distribution networks, in both the water phase and the biofilm: bacterial cells, protozoa, yeast, fungi and algae. The majority of these organisms are not pathogens, nevertheless potentially pathogen bacteria (Legionella…), fecal bacteria (coliforms, E. coli…), and pathogen protozoan cysts (Giardia intestinalis, Cryptosporidium parvum…) can transitorily find favorable conditions for their proliferation in the networks. Bacteria grow from the biodegradable fraction of dissolved organic matter while protozoa grow from dissolved organic matter, other protozoa but especially from bacterial prey items. The protozoan bacterivory was extensively studied in marine aquatic environments and in rivers, lakes,… but very rarely in drinking water distribution networks. Actually, proofs of the protozoan grazing on fixed and free-living bacterial cells were given by photography or film of biofilms accumulation on coupons that were previously immersed in potable water or by direct microscopic observation of bacteria in food vacuole of protozoa from potable water. A single and recent study has estimated protozoan bacterivory rate from laboratory experiences using fluorescent markers. It appears that in an experimental distribution system fed with biologically treated water (ozone/filtration through granular activated carbon), only ciliates present in the biofilm have a measurable grazing activity, estimated at 2 bacteria·ciliate−1·h−1 on average. Bacterial dynamics in drinking water distribution systems is complex and related to different parameters, like the biodegradable fraction of dissolved organic carbon, the presence of a residual of disinfectant, the nature and the state of pipewalls, the relative biomass of free and fixed bacterial, and grazing impact. The preservation of the biological stability of potable water during its storage in reservoir or its transport through the distribution systems can be achieved by (a) the use of chemical disinfectants (in particular by addition of chlorine) which is the widely used technique, or (b) the use of new techniques such as nanofiltration that can eliminate bacteria and significantly decrease the concentrations of organic matter at the inlet of the distribution network and in the potable water. The use of oxidant, usually chlorine, induces a number of problems, in particular the development of oxidation by-products like trihalomethans (THM), among which some are recognized as carcinogenic products for animals. In addition, chlorine added at the outlet of treatment plant is consumed in the network and the maintenance of a residual of chlorine along an entire distribution network would need high concentrations of chlorine at the outlet of the treatment plant. This may be incompatible with standards for both residual chlorine and its by-products. Nevertheless, chlorine has a disinfectant effect on planctonic bacteria, if considering that only around 10 % of free bacterial cells are living cells, i.e. are able of respiratory oxidation. However, some studies show that bacteria fixed on granular activated carbon particles can be resistant to chlorine, as well as bacteria in aggregates. Thus, the addition of chlorine in potable water does not inhibit the formation of a biofilm at the surface of pipewalls. In the same way, protozoa transported by potable water can resist to chlorine. The above disadvantages permitted the development of membrane filtration techniques like the nanofiltration, which is at the junction between reverse osmosis and ultrafiltration, and which seems to be an interesting alternative to conventional treatments because it presents the advantage to (i) decrease very strongly the concentrations of dissolved organic carbon (on average 90 % for DOC (Dissolved Organic Carbon) and 99 % for BDOC (Biodegradable Dissolved Organic Carbon)), (ii) to remove a very high proportion of almost the entire microorganisms (99 %), precursors of chlorination by-products, and micropollutans, (iii) to decrease the musty flavor of water (2-fold) and (iv) to produce a water that needs low concentration of chlorine." @default.
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