Contamination par la bactérie Legionella via les stations d’épuration

L’oxygène pur réduit les risques de 90 %

Depuis les années 1950 du siècle dernier, les stations d’épuration utilisent une technique de traitement biologique basée sur la « boue activée ». À cet effet, les eaux usées sont mélangées à une population de micro-organismes spécifiques. Ces micro-organismes remplissent une fonction nettoyante en se nourrissant du matériau organique présent dans l’eau. La boue est ensuite séparée de l’eau partiellement purifiée et l’eau est postérieurement traitée à l’aide de techniques d’épuration supplémentaires.

Alarme à Boxtel et Son

Jusqu’il y a peu, il n’y avait aucune raison de supposer que la technique d’épuration à la boue activée pouvait comporter des risques pour la santé publique mais un certain nombre d’événements récents ont révélé que c’était bel et bien le cas. Dans les communes néerlandaises de Boxtel et Son, plusieurs personnes – qui résident à proximité d’une station d’épuration des eaux – ont été victimes d’une contamination par la bactérie Legionella. Une analyse plus poussée a démontré que, dans les deux cas, la bactérie s’était répandue par les aérosols provenant de la boue activée d’une station d’épuration des eaux située dans les environs.

Propagation par l’air

La présence de la bactérie Legionella dans la boue peut donc se révéler problématique si celle-ci – par la formation d’aérosols – se retrouve dans l’air. En effet, la bactérie peut alors être inhalée par le personnel et/ou les riverains, ce qui peut provoquer des maladies et, dans certains cas exceptionnels, le décès du patient. Par conséquent, il est essentiel que la propagation de la bactérie Legionella via l’air soit réduite au minimum.

Le risque de contamination augmente à cause des émissions excédentaires d’aérosols

Quoi qu’il en soit, afin de remplir son action nettoyante, l’eau doit contenir suffisamment d’oxygène. Dans les stations d’épuration des eaux traditionnelles, l’oxygène est donc extrait de l’air extérieur, puis ajouté à l’eau au moyen d’injecteurs. Mais comme l’air extérieur ne contient pas plus de 20 % d’oxygène, il s’agit d’un processus inefficace. La majeure partie (80 %) du volume d’air injecté – de l’azote – est en effet superflue. Et précisément du fait que le volume d’air injecté est cinq fois plus élevé que nécessaire, des émissions excédentaires d’aérosols peuvent survenir. Le processus est non seulement peu durable – les injecteurs consomment inutilement une grande quantité d’énergie en injectant des volumes de gaz qui n’ont aucune utilité – mais il comporte aussi des risques supplémentaires pour la santé publique en raison de la forte augmentation des aérosols.

Plus d’efficacité, moins d’aérosols

Air Liquide a développé une méthode innovante – qui, uniquement pour le Benelux, est déjà appliquée dans 16 stations d’épuration des eaux – et qui consiste à injecter de l’oxygène pur dans le bassin. Il en résulte une émission d’aérosols qui présente un facteur au moins inférieur de 100 à celui des installations traditionnelles. La loi de Henry – sur la solubilité d’un gaz dans un liquide – permet d’expliquer ce phénomène : « À température constante, la quantité de gaz dissous dans un liquide est proportionnelle à la pression partielle qu'exerce ce gaz sur ce liquide. » La solubilité d’un gaz dépend de plusieurs facteurs, comme le type de gaz que nous essayons de dissoudre (le coefficient de solubilité), la viscosité du liquide, la température, le temps de contact et la surface de contact (les petites bulles de gaz augmentent l’action solvante).

Lors de l’injection d’air (extérieur), la pression partielle est de 0,20 pour la partie O2. Mais quand nous injectons 100 % d’O2 pur, la pression partielle peut atteindre 100 %. En d’autres termes : si l’on utilise de l’air extérieur, une compétition survient entre les 20 % d’O2 et les 80 % de N2, de sorte que – à 1 bar et une température de 28 °C – seuls 8 mg/l d’O2 peuvent être dissous. Lors de l’utilisation d’oxygène pur – à 1 bar et à une température de 28 °C – 40 mg/l peuvent être dissous, soit cinq fois plus.

Stripping

« La différence entre l’utilisation d’air et d’oxygène pur pour cette application est appelée « stripping », précise Rudy Lamond, Water treatment growth & innovation leader chez Air Liquide. « Lors de l’utilisation d’oxygène pur, 80 à 97 % des bulles sont absorbées par la boue activée. Mais quand on utilise l’air extérieur, le N2 qu’il contient cherchera aussi rapidement que possible un équilibre avec l’atmosphère. À cet effet, le N2 transportera également des bulles d’O2 vers la surface liquide, ainsi que des COV, des légionelles et des particules de H2S. La formation accrue d’aérosols résulte en une forte augmentation du risque de contamination par la bactérie Legionella et provoque aussi – à cause du H2S – des problèmes d’odeur et de formation de mousse. »

« Si nous nous basons sur une efficacité de transfert de 10 %, 42 kg d’air extérieur sont nécessaires – en comparaison avec 1 kg à peine d’oxygène pur – pour transférer un volume d’O2 spécifique vers les bactéries dans la boue activée. Par conséquent, nous pouvons affirmer que l’application à base d’oxygène pur résulte en une optimisation de 90 % en ce qui concerne l’émission d’aérosols. »

« L’utilisation d’oxygène pur peut éviter un recouvrement coûteux du bassin. Sauf si une tolérance zéro est imposée, naturellement. Mais dans ce cas, le coût du système d’aspiration sera bien inférieur à celui qu’impliquerait l’utilisation d’air extérieur. De plus, l’oxygène pur peut être converti en ozone en vue de lutter contre les légionelles aspirées. »

Avantages supplémentaires

Outre les avantages indéniables liés aux légionelles, une installation basée sur l’oxygène pur offre de très nombreux autres points forts. Ainsi, la consommation d’énergie est largement inférieure (> 14 kg O2/kWh) et les dispositifs d’injection d’oxygène peuvent non seulement être utilisés pour l’injection d’oxygène mais ils peuvent aussi faire office de mélangeurs dynamiques. À cet effet, les dispositifs d’injection d’oxygène immergés garantissent un fonctionnement silencieux.