Coronavirus : Xie Yuefeng, Ma Jun: Analyse de l'élimination des virus et de l'efficacité du contrôle dans les usines d'eau potable-Réseau de traitement de l'eau Polaris

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Nouvelles du réseau de traitement de l'eau de North Star: Depuis le début de l'année, la nouvelle épidémie de coronavirus a touché tout le monde. Récemment, Xiaobian a consulté les informations pertinentes et a voulu connaître la durée de survie du virus dans l'eau, et a constaté que la vitalité du virus est plus tenace que prévu. Par exemple, le coronavirus qui a précédemment causé le SRAS peut survivre dans les excréments humains pendant 4 jours, et même «survivre indéfiniment» à zéro degré Celsius (http://tech.sina.com.cn/ae/2003-05-05/2130183332 .shtml). En réponse au nouveau coronavirus, une étude américaine publiée le 31 janvier dans "The New england journal of medicine" "First Case of 2019 Novel Coronavirus in the United States" a montré que le nouveau coronavirus avait été trouvé dans les selles de patients. La «norme sanitaire pour l'eau potable» de la Chine ne stipule pas la concentration du virus. Ainsi, pendant une période spéciale, comment les usines d'eau potable devraient-elles prévenir et contrôler le virus? Le professeur Xie Yuefeng et l'académicien Ma Jun ont co-écrit des articles pertinents dans Water Supply and Drainage pour référence.

Élimination et contrôle des entérovirus dans les usines d'eau potable

Professeur Xie Yuefeng de Penn State University

Académicien Ma Jun, Harbin Institute of Technology / Chinese Academy of Engineering

Les virus sont un micro-organisme pathogène important dans l'eau. Selon la quatrième édition des Recommandations pour la qualité de l'eau potable de l'Organisation mondiale de la santé (OMS), les virus présentant des risques élevés pour la santé dans l'eau potable comprennent l'entérovirus, le virus de l'hépatite A, le virus de l'hépatite E, le rotavirus, le norovirus et le virus Sapporo. Les virus présentant des risques modérés pour la santé comprennent les adénovirus et les astrovirus. Cependant, il n'y a pas beaucoup de rapports sur les caractéristiques et le comportement du coronavirus dans l'eau potable. L'Organisation mondiale de la santé (OMS) estime que ses risques pour la santé dans l'eau potable sont incertains ou manquent de preuves. Ces dernières années, le contrôle des virus dans les usines de traitement de l'eau potable a attiré l'attention des gens. Cet article fournit une référence et une référence pour contrôler le risque microbien dans l'eau potable en examinant et analysant brièvement l'élimination et le contrôle de l'efficacité des virus entériques dans l'eau potable.

Les normes de qualité de l'eau potable de l'Environmental Protection Agency des États-Unis (USEPA) limitent le nombre total de colonies, le nombre total de coliformes (y compris les coliformes fécaux et Escherichia coli), les légionelles, les virus, le cryptosporidium, les indicateurs microbiens Giardia Parmi eux, le virus fait référence à l'entérovirus, et le taux de réduction du virus doit être d'au moins 4 log (soit 99,99%). La réduction des micro-organismes dans l'eau est généralement obtenue grâce à l'élimination des processus de traitement et à l'inactivation des processus de désinfection ultérieurs. Les virus restant après le processus de traitement doivent être inactivés en contrôlant la valeur CT du processus de désinfection. La valeur CT est le produit de la concentration efficace du désinfectant (c'est-à-dire la quantité restante de désinfectant) (valeur C, unité: mg / L) et du temps de contact effectif (valeur T, unité: min), et du type de micro-organisme, type de désinfectant et concentration efficace, La température et le pH de l'eau sont étroitement liés, comme le montre le tableau 1. Selon le procédé de traitement conventionnel actuel "mélange + floculation + précipitation + filtration", lorsque la turbidité de l'eau filtrée est inférieure à 0,3 NTU, le taux d'élimination des virus approuvé par l'USEPA est de 2 log (soit 99%). Si la valeur CT de la désinfection au chlore libre est de 5,8 mg / (L‧min) (par exemple, un bilan de chlore libre de 0,5 mg / L et un temps de contact effectif de 11,6 minutes), le taux d'inactivation de la désinfection virale est de 2 log (soit 99%) . Le taux de réduction total du virus par élimination et inactivation était de 4 log (99,99%), ce qui a atteint la norme d'élimination de l'USEPA.

Tableau 1. Valeurs CT et doses d'inactivation du virus par différents désinfectants

(Pour l'entérovirus, la température de l'eau est de 1 oC, les UV sont des adénovirus)

Selon l'Environmental Protection Agency des États-Unis (USEPA) "Long Term 2 Enhanced Surface Water Treatment Rule: Toolbox Guidance Manual"

Bien que la "norme sanitaire actuelle pour l'eau potable (GB5749-2006)" de la Chine n'ait pas encore défini la concentration maximale autorisée de virus, les exigences de turbidité et de désinfection de la "norme" garantissent également indirectement la réduction des virus dans les processus de traitement de l'eau potable. Autrement dit, le retrait et l'inactivation. La «norme» chinoise exige une turbidité de l'eau du robinet inférieure à 1 NTU. Pour répondre à cette norme de turbidité, les usines de traitement des eaux nécessitent généralement une turbidité de l'eau filtrée plus faible. Si la turbidité de l'eau de l'usine d'eau est inférieure à 0,3 NTU, le taux d'élimination du virus peut atteindre 2 log. La "norme chinoise" exige également que le chlore libre restant dans l'eau de l'usine ne soit pas inférieur à 0,3 mg / L et que le temps de contact ne soit pas inférieur à 30 minutes. La valeur CT calculée est de 9,0 mg / (L‧min), ce qui correspond à un taux d'inactivation du virus supérieur à 3 log Requis. Le taux de réduction total du virus par élimination et inactivation était de 5 log (soit 99,999%). Si la turbidité de l'eau filtrée dans la station de traitement d'eau est de 0,5 à 1,0 NTU, le taux d'élimination du virus doit également être supérieur à 1 log (soit 90%). La valeur CT de l'étalon de désinfection au chlore libre dans l'étalon chinois est de 9,0 mg / (L‧min), ce qui correspond à un taux d'inactivation du virus supérieur à 3 log. Le taux de réduction total du virus par élimination et inactivation était de 1 + 3 = 4 log (soit 99,99%), ce qui a également atteint la norme d'élimination du virus USEPA. La "norme" chinoise stipule également que la valeur minimale du chlore résiduel total dans le réseau d'alimentation en eau est de 0,05 mg / L. Le chlore résiduel ou le dioxyde de chlore résiduel dans le réseau de canalisations peuvent également inactiver les bactéries pathogènes et contrôler efficacement le risque microbien causé par la pollution secondaire du réseau de canalisations.

La "norme" de la Chine stipule que l'équilibre de l'ozone pendant la désinfection à l'ozone ne doit pas être inférieur à 0,3 mg / L et que le temps de contact ne doit pas être inférieur à 12 min. En raison de la variété des méthodes de réaction par contact avec l'ozone et de la concentration d'ozone dans la cellule de contact, la valeur CT doit être calculée en fonction des paramètres de conception réels et des conditions de fonctionnement. Généralement, le taux d'inactivation du virus de l'ozone est de 2 à 4 log. En Chine, peu de stations d'épuration utilisent l'ozone comme principal désinfectant, mais un nombre considérable d'usines utilisent le processus avancé de traitement à l'ozone et au charbon actif biologique (O3-BAC). La capacité de traitement représente 10 à 20% de la capacité totale de traitement des eaux de surface du pays. . Par conséquent, les plantes aquatiques utilisant la désinfection à l'ozone ou la technologie de traitement avancée O3-BAC ont une plus grande capacité à éliminer les virus. Pour les usines d'eau conditionnelle, la désinfection combinée à l'ozone et au chlore libre a un taux d'inactivation virale plus élevé et est plus sûre et plus fiable.

Selon l'équilibre désinfectant minimum et le temps de contact stipulés dans la norme, la désinfection à la chloramine et au dioxyde de chlore peut être difficile à atteindre un taux d'inactivation du virus de 2 log (99%). Pour l'eau contenant de l'azote ammoniacal, même lorsque du chlore (ou de l'hypochlorite de sodium) est ajouté, lorsque le rapport du chlore à l'ammoniac est inférieur à 7,6 pour 1 (rapport massique), le chlore dans l'eau désinfecte essentiellement sous forme de chloramine. Bien que la désinfection aux UV ait un bon effet sur l'inactivation de Giardia et Cryptosporidium, la valeur CT (basée sur l'adénovirus) de l'inactivation du virus est élevée. Le produit de l'intensité d'irradiation ultraviolette (valeur I, unité: mW / cm2) et du temps de contact effectif (valeur T, unité: s) est la valeur IT (c'est-à-dire la dose d'irradiation ultraviolette). La dose d'UV requise pour inactiver le virus 2 log est de 100 mJ / cm2, ce qui est beaucoup plus élevé que la dose de 40 mJ / cm2 actuellement utilisée dans les plantes aquatiques. Les installations de désinfection UV existantes peuvent améliorer efficacement l'inactivation des virus en ajoutant du chlore (hypochlorite de sodium) ou de l'ozone. Le procédé d'ultrafiltration de la Chine est de plus en plus largement utilisé. Généralement, les membranes basse pression avec des diamètres de pores de membrane inférieurs à 0,05 μm sont définies comme des membranes d'ultrafiltration. L'unité d'ultrafiltration a un bon effet d'élimination sur les micro-organismes pathogènes tels que Giardia et Cryptosporidium, et elle a également un effet d'élimination très important sur les bactéries. La taille du virus est petite, et l'ultrafiltration ne peut pas l'éliminer complètement, et le taux d'élimination varie avec les conditions de fonctionnement et les dommages du processus membranaire. L'USEPA ne définit pas clairement le taux d'élimination des virus des membranes d'ultrafiltration. La plupart des États des États-Unis ne reconnaissent pas l'élimination des virus par filtration sur membrane d'ultrafiltration. Elle nécessite un processus de désinfection avec un taux d'inactivation du virus de 4 log (soit 99,99%).

Pour les usines de traitement d'eau conventionnelles actuelles, l'élimination des virus peut être encore améliorée en réduisant la turbidité de l'eau filtrée. Le processus d'ultrafiltration actuel doit renforcer le processus de désinfection pour garantir un taux d'inactivation du virus de 4 log (99,99%). Pour les usines de traitement de l'eau dotées de procédés de traitement conventionnels qui n'utilisent que de la chloramine, du dioxyde de chlore ou une désinfection aux ultraviolets, il est recommandé de renforcer l'élimination de la turbidité par le processus de traitement. Le chlore ou l'ammoniac résiduel dans le réseau d'eau ou de canalisation de l'usine peut améliorer le taux d'élimination des virus. Pour l'eau brute contenant de l'azote ammoniacal, il est recommandé de renforcer l'élimination de l'azote ammoniacal et d'augmenter la quantité de chlore entrant pour atteindre le point d'inflexion pour la désinfection avec du chlore libre; ou utiliser de l'ozone et de la chloramine pour la désinfection. Le taux de réduction total du virus par le procédé de traitement conventionnel utilisant une désinfection au chlore libre ou à l'ozone est généralement supérieur à 4 log (99,99%), ce qui répond à la norme d'élimination du virus de l'USEPA.

La sédimentation et la filtration sont un processus de protection efficace pour éliminer les virus, Giardia et Cryptosporidium et autres micro-organismes pathogènes. Si la station d'épuration recycle sa propre eau (eau de sédiment et eau de lavage à contre-courant dans le réservoir de sédimentation), les micro-organismes seront dans le réservoir de sédimentation. Et filtre. Il est recommandé d'arrêter la récupération des boues d'épuration du réservoir de sédimentation non traité et des eaux de lavage à contre-courant du filtre pendant les périodes spéciales, et de les évacuer après un traitement sûr tel qu'une désinfection. Compte tenu de l'accumulation de virus et d'autres micro-organismes dans le filtre et l'eau de lavage à contre-courant, et des caractéristiques de la voie de transmission de certains virus par le biais de gouttelettes d'air et de contacts étroits, il est recommandé que les opérateurs des usines d'eau les portent dans le filtre à air et le lavage à contre-courant de l'eau et d'autres stations d'aération. Masques et lavage fréquent des mains pour la prévention personnelle.

Titre original: Xie Yuefeng, Ma Jun: Analyse de l'élimination des virus et de l'efficacité du contrôle dans les usines d'eau potable

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