Recommandations pour la qualité de l'eau potable au Canada : documentation à l'appui - Les virus entériques

Techniques de traitement

L'approche à barrières multiples constitue la meilleure façon d'éliminer de l'eau potable les virus entériques et les autres agents pathogènes d'origine hydrique. Pour distribuer de l'eau potable ne contenant pas de virus entériques, il faut commencer par protéger les sources d'eaux de surface ou d'eaux souterraines afin de réduire au minimum la contamination fécale. Il faut placer les entrées d'eau de surface brute le plus loin possible des sorties des eaux usées. Il faut tenir compte aussi des possibilités d'inondation des réseaux de collecte et de traitement des eaux usées. Une augmentation subite du nombre d'organismes indicateurs peut être un signe avertisseur de problèmes. Des techniques de traitement efficientes demeurent le principal moyen de distribuer de l'eau potable de grande qualité ne contenant aucun agent pathogène.

L'élimination ou l'inactivation des virus entériques dépend essentiellement de deux facteurs : leurs caractéristiques physiques et leur vulnérabilité à la désinfection. Leur petite taille et leur résistance relative aux désinfectants courants comme les chloramines compliquent l'élimination et l'inactivation de certains virus entériques de l'eau potable. Une analyse des traitements disponibles dépasse la portée du présent document et est disponible ailleurs (EPA des États-Unis 1991; Santé et Bien-être social Canada 1993; AWWA 1999b; Deere et al. 2001).

Techniques municipales

Sauf certaines exemptions spécifiques à des réseaux, il faut désinfecter toutes les sources publiques (municipales) d'approvisionnement en eau. Il faut maintenir en tout temps une concentration résiduelle de désinfectant dans tout le réseau de distribution. Le traitement minimal de toutes les sources d'eau de surface et d'eaux souterraines assujetties à l'influence directe d'eaux de surface devrait inclure en outre la coagulation, la floculation, la clarification et la filtration, ou des techniques équivalentes.

Les caractéristiques physiques de l'eau, et en particulier sa température, son pH et sa turbidité, peuvent avoir un effet majeur sur la désinfection et l'élimination des agents pathogènes. Les taux d'inactivation, par exemple, doublent ou triplent par tranche de 10 °C d'élévation de la température. Lorsque la température se situe autour de 0 °C, comme c'est souvent le cas l'hiver au Canada, l'efficacité de la désinfection peut diminuer considérablement. Certains désinfectants sont tributaires du pH et peuvent être inefficaces dans une eau alcaline. L'élévation du pH de 6 à 9 réduit d'un facteur de trois l'efficacité du chlore libre, mais le pH a peu d'effet sur l'action virucide de l'ozone ou du dioxyde de chlore. On a démontré qu'une élévation de la turbidité de 1 à 10 (uTN) unités de turbidité néphélométrique réduisait d'un facteur de huit l'efficacité de la désinfection (chlore libre) (LeChevallier et al. 1981; Hoff 1986). L'effet de la turbidité sur l'efficacité du traitement est décrit plus en détail dans le document à l'appui de la recommandation sur la turbidité qui fait partie des Recommandations pour la qualité de l'eau potable au Canada (Santé Canada 2003). Des études sur des désinfectants portant sur plusieurs virus entériques ont révélé une résistance variable au chlore et démontré le besoin d'une stratégie à désinfectants multiples (p. ex., rayons UV et chloration) (Hoff 1986; Payment et Armon 1989; EPA des États-Unis 1989; AWWA 1999a, 1999b).

Il est possible de prévoir l'efficacité des produits chimiques désinfectants en se fondant sur la concentration résiduelle de désinfectant, la température, le pH (dans le cas du chlore seulement) et la durée du contact avec le premier client (AWWA 1999b). On appelle couramment cette relation le concept CT, où CT représente le produit de « C » (concentration résiduelle de désinfectant mesurée en mg/L) par « T » (durée du contact avec le désinfectant, mesurée en minutes). Les tableaux 1 et 2 contiennent les valeurs CT du chlore, du dioxyde de chlore, de la chloramine et de l'ozone établies par l'Environmental Protection Agency (EPA) des États-Unis en ce qui concerne l'inactivation des virus entériques.

Tableau 1 : Sommaire des valeurs CT pour une inactivation à 99 % (2 log) de certains virus par divers désinfectants à 5 °C (Hoff 1986

Virus	Valeurs CT pour une inactivation à 99 % (2 log)
	Chlore (Cl2 libre) pH 6-7	Chloramine (NH2Cl) pH 8-9	Dioxyde de chlore (ClO2) pH 6-7	Ozone (O3) pH 6-7
Poliovirus 1	1,1-2,5	768-3740	0,2-6,7	0,1-0,2
Rotavirus	0,01-0,05	3806-6476	0,2-2,1	0,006-0,06
Bactériophage-f2	0,08-0,18	NDa	ND	ND

^aND = non déterminé

Tableau 2 : Valeurs CT pour une inactivation à 99,99 % (4 log) des virus entériques par divers désinfectants à un pH de 6 à 9 et à une température de 5 à 10 °C selon des études portant sur le virus de l'hépatite A (EPA des États-Unis 1991)

Cl2 libre		NH2Cl		ClO2		O3
5°C	10°C	5°C	10°C	5°C	10°C	5°C	10°C
8	6	1988	1491	33.4	25.1	1.2	1

Les tableaux 1 et 2 montrent que l'ozone, le chlore libre et le dioxyde de chlore sont de bien meilleurs désinfectants que la chloramine, qu'il ne faudrait pas utiliser comme désinfectant primaire. L'ozone et le dioxyde de chlore coûtent plus cher que le chlore libre, mais tous trois peuvent former des sous-produits indésirables. L'ozone semble le plus efficace. Toutefois, comme tous les autres désinfectants, il peut ne pas être fiable lorsque la turbidité est élevée ou variable, parce que des particules en floculation protègent les virus. L'action du chlore et du dioxyde de chlore semble reliée au type de virus présent, mais des concentrations de chlore libre d'usage courant et des temps de contact appliqués dans le cadre du traitement de l'eau potable inactivent les virus entériques (y compris les adénovirus) (EPA des États-Unis 1999; Thurston-Enriquez et al. 2003).

La désinfection aux rayons UV est une nouvelle technique possible de traitement qui semble très efficace pour inactiver les protozoaires. Plusieurs études ont aussi porté sur l'inactivation des virus entériques par les rayons UV (Chang et al. 1985; Arnold et Rainbow 1996; Meng et Gerba 1996; AWWA 1999b; EPA des États-Unis 2000b; Cotton et al. 2001). En général, la désinfection aux rayons UV n'est pas aussi efficace pour inactiver les virus que les méthodes plus traditionnelles à base de chlore (EPA des États-Unis 2003a). Cotton et al. (2001) et Thurston-Enriquez et al. (2003) ont décrit récemment les caractéristiques cinétiques de l'inactivation des adénovirus et des rotavirus par les rayons UV. Pour obtenir une inactivation des adénovirus (AD40) de l'ordre de 4 log dans une eau tamponnée sans demande de chlore, il faut appliquer une dose de rayons UV de 226 mJ/cm². Par contre, on a réussi à produire une inactivation des rotavirus de l'ordre de 4 log au moyen d'une dose de 56 mJ/cm². De même, on a produit une inactivation du VHA de l'ordre de 4 log en utilisant une dose de 16 à 39 mJ/cm². Meng et Gerba (1996) ont aussi démontré que comparativement à d'autres virus entériques, les adénovirus sont extrêmement résistants à la désinfection aux rayons UV. Il semble que les virus à ADN bicaténaire, comme les adénovirus, résistent davantage aux rayons UV que les virus à ARN monocaténaire (comme le VHA) (Meng et Gerba 1996). Comme l'adénovirus est très résistant aux rayons UV, l'EPA des États-Unis envisage de l'utiliser pour définir les conditions d'inactivation des virus entériques par des rayons UV. Il importe toutefois de signaler qu'il n'est peut-être pas approprié d'utiliser les adénovirus pour définir les doses de rayons UV nécessaires, étant donné que les systèmes de traitement des eaux de surface communautaires appliquent habituellement le chlore comme désinfectant secondaire (ce qui devrait inactiver efficacement les virus entériques, y compris les adénovirus). Une stratégie à désinfectants multiples fondée sur les rayons UV comme désinfectant primaire, suivis d'un désinfectant secondaire (chlore libre), peut se révéler la plus efficace pour contrôler la présence de virus entériques ainsi que d'autres micro-organismes dans l'eau potable.

Le traitement conventionnel complet constitue la façon la plus pratique d'atteindre des taux élevés d'élimination et d'inactivation des virus entériques. Au Canada, Payment et Franco (1993) ont démontré que le traitement conventionnel complet (floculation, sédimentation, désinfection préalable et consécutive au dioxyde de chlore et au chlore et filtration) dans trois usines de traitement de la région de Montréal éliminait plus que 99,999 % des virus entériques d'eaux extrêmement polluées. La filtration lente sur sable peut être très efficace, mais il faut ajouter des coagulants appropriés comme adjuvants à la filtration rapide sur sable. Il faut purger périodiquement les filtres et éviter de faire recirculer dans l'usine de traitement l'eau de purge non traitée. Les types d'eau varient toutefois et il faut que des ingénieurs chevronnés choisissent le système qui convient le mieux après avoir effectué des essais pilotes convenables. Un système efficace de formation des opérateurs et de contrôle des procédés est essentiel dans les régions de contamination connue où le risque est élevé (EPA des États-Unis 1991; Santé et Bien-être Canada 1993; AWWA 1999b).

Aux États-Unis, l'EPA a promulgué un règlement sur le traitement des eaux de surface afin de contrôler la présence de virus et de Giardia dans les réseaux publics de distribution d'eau potable qui utilisent des eaux de surface et des eaux souterraines assujetties à l'influence directe d'eaux de surface (EPA des États-Unis 1989). Le règlement prévoit qu'un réseau public de distribution d'eau qui utilise des eaux de surface ou des eaux souterraines assujetties à l'influence directe d'eaux de surface doit utiliser la filtration à moins de satisfaire à certaines normes relatives à la qualité de l'eau, au fonctionnement et à la santé publique. On suppose que la filtration élimine au moins 90 % (1 log) des virus et que la désinfection porte l'inactivation à 99,9 % (3 log) (tableau 3). Des règlements semblables sont en vigueur en Alberta (Alberta Environment 1997) et au Québec (ministère de l'Environnement du Québec 2001a) et en Saskatchewan (Saskatchewan Environment 2002). Le ministère de l'Environnement du Québec (2001b) a aussi produit un guide sur la conception des installations.

Tableau 3 : Niveaux minimaux de désinfection et éliminations logarithmiques hypothétiques de virus par diverses méthodes de filtration qui réduisent la turbidité à moins de 0,5 unités de turbidité néphélométrique (uTN)

Traitement	Élimination logarithmique	Désinfection minimale
Conventionnel	2	2
Filtration directe	1	3
Filtration lente sur sable	2	2
Filtration sur diatomées	1	3

Reconnaissant qu'une réduction de l'ordre de 4 log des virus entériques pourrait ne pas protéger les réseaux dont l'eau est très médiocre, l'EPA des États-Unis a promulgué un règlement provisoire sur le traitement amélioré des eaux de surface (EPA des États-Unis 1998). On a également proposé un règlement sur le traitement amélioré à long terme des eaux de surface, un règlement sur les rejets de filtres (EPA des États-Unis 2000a), ainsi qu'un règlement sur les eaux souterraines (EPA des États-Unis 2000b), afin de réduire davantage le risque d'affections virales et parasitaires d'origine hydrique.

Les techniques de traitement de l'eau potable qui permettent d'atteindre les limites de turbidité indiquées dans les Recommandations pour l'eau potable au Canada (Santé Canada 2003) peuvent appliquer les taux de réduction logarithmique estimés de Giardia, Cryptosporidium et des virus entériques donnés au tableau 4. Ces taux de réduction sont basés sur les taux d'élimination moyens ou médians établis par l'EPA des États-Unis dans le cadre du règlement sur le traitement amélioré des eaux de surface à long terme (EPA des États-Unis 2003b). Les installations qui ne remplissent pas les conditions requises ou qui pensent pouvoir atteindre un taux plus élevé d'élimination ou de réduction que celui octroyé automatiquement peuvent se voir attribuer un taux fondé sur une démonstration de performance.

Tableau 4 : Taux d'élimination potentielle des virus, de Giardia et Cryptosporidium pour des techniques variées permettant d'atteindre les limites de turbidité indiquées dans les Recommandations pour la qualité de l'eau potable au Canada

Technique	Réduction des kystes/oocystesc	Réduction des virus
Filtration classiquea	3,0 log	2,0 log
Filtration directea	2,5 log	1,0 log
Filtration lente sur sable ou à diatoméesa	3,0 log	2,0 log
Microfiltration et ultrafiltration, nanofiltration et osmose inverseb	Efficacité de l'élimination démontrée par test de provocation et vérifiée par test direct de l'intégrité	Aucune valeur de réduction pour la microfiltration et l'ultrafiltration; pour la nanofiltration et l'osmose inverse, l'efficacité de l'élimination démontrée par tests de provocation et vérifiée par test direct de l'intégrité.

^a Il faut faire suivre la filtration classique/directe/lente sur sable/à diatomées d'une application de chlore libre pour obtenir une réduction supplémentaire des virus.
^b La microfiltration et l'ultrafiltration doivent être suivies d'une application de chlore libre pour inactiver les virus.
^c Selon les concentrations de kystes et d'oocystes dans la source d'eau, un traitement supplémentaire s'impose au moyen de rayons ultraviolets, d'ozone, de chlore ou de dioxyde de chlore.

Techniques de traitement résidentielles

Le traitement minimal de toutes les sources semi-publiques et privées d'approvisionnement provenant de sources d'eau de surface ou d'eaux souterraines assujetties à l'influence directe d'eaux de surface doit inclure une filtration (ou des techniques équivalentes) et une désinfection adéquates. Les sources d'approvisionnement semi-publiques et privées sont considérées comme des sources résidentielles aux fins du présent document.

Il existe tout un éventail de moyens de traiter l'eau de la source d'approvisionnement afin de produire de l'eau potable de grande qualité ne contenant aucun agent pathogène. Dans le cas des réseaux publics, ces moyens comprennent diverses méthodes de filtration et la désinfection par des composés à base de chlore, ou d'autres techniques comme les rayons ultraviolets (UV) ou l'ozonation. Les réseaux semi-publics et privés peuvent utiliser un grand nombre des techniques utilisées par les réseaux publics, mais à plus petite échelle, ainsi que d'autres techniques, comme la distillation. Ces techniques ont été intégrées à un dispositif au point d'entrée qui traite toute l'eau qui arrive dans le système, ou à des dispositifs au point d'utilisation qui traitent l'eau en un seul endroit, comme au robinet de la cuisine, par exemple. Le chlore, la chloramine, le dioxyde de chlore, l'ozone et les rayons UV sont les désinfectants de l'eau potable d'usage courant. Tous ces désinfectants sont utilisés dans le réseau public, mais les réseaux semi-publics et privés qui utilisent la désinfection ont plus tendance à utiliser le chlore ou les rayons UV.

Santé Canada ne recommande pas de marques particulières de dispositifs de traitement de l'eau potable, mais conseille vivement aux consommateurs de n'utiliser que les dispositifs certifiés par un organisme de certification accrédité comme étant conformes aux normes appropriées de NSF International (NSF) et de l'American National Standards Institute (ANSI). Ces normes visent à protéger l'eau potable en aidant à garantir l'innocuité des matériaux et l'efficacité des produits qui entrent en contact avec l'eau potable. Les organismes de certification garantissent qu'un produit ou service est conforme aux normes en vigueur. Au Canada, le Conseil canadien des normes ( http://www.scc.ca) a accrédité un certain nombre d'organismes qu'il autorise ainsi à homologuer les dispositifs de traitement de l'eau potable qui satisfont aux normes susmentionnées de NSF et de l'ANSI :

• CSA International (http://www.csa-international.org);
• NSF International (http://www.nsf.org);
• Underwriters Laboratories Inc. (http://www.ul.com);
• Quality Auditing Institute (http://www.qai.org); and
• International Association of Plumbing & Mechanical Officials ( http://www.iapmo.org).