• GUIDE TECHNIQUE DES PROCÉDÉS DE TRAITEMENT DE L'EAU



    Des municipalités mieux outillées Le ministère du Développement durable, de l’Environnement et des Parcs (MDDEP), en collaboration avec le ministère de la Santé et des Services sociaux, le ministère des Affaires municipales et des Régions et le ministère de la Sécurité publique, met à la disposition des municipalités une trousse d’information pour les aider à faire face adéquatement à des épisodes de fleurs d’eau de cyano - bactéries. Avec cette trousse, les muni - cipalités seront mieux informées des mesures à instaurer pour bien gérer de tels phénomènes et pour adopter des comportements préventifs afin d’assurer la santé écologique de leurs lacs et rivières. La trousse d’information contient, entre autres, de l’information pour favoriser une meilleure gestion des plans d’eau, des renseignements sur les procédés de traitement pour l’eau potable, et des guides permettant l’élaboration d’un plan directeur de protection de lac et la réalisation d’un plan de mesures d’urgence. Le présent Guide technique des procédés de traitement de l’eau s’inscrit pleine - ment dans cette démarche de soutien à l’égard des municipalités du Québec. Il s’adresse principalement auxreponsables municipaux du traitement pour l’eau potable et aux firmes de consultants en génie qui doivent orienter les municipalités dans la solution des problèmes que posent les cyanobactéries. Ce guide dresse le portrait de l’efficacité des traitements disponibles pour éliminer les cyanobactéries et les cyanotoxines.

    Les cyanobactéries, qu’est-ce que c’est ?

     Les cyanobactéries sont des orga - nismes qui existent depuis plus de 3 milliards d’années. En raison de leur capacité de fixer l’azote contenu dans l’air et de trouver les conditions optimales de lumière en étant mobiles dans la colonne d’eau, elles réussis - sent à s’adapter à plusieurs milieux aquatiques, autant en eaux douces qu’en eaux salées. Les cyano bactéries sont présentes dans les lacs et les rivières du Québec à des concentrations relativement faibles et ne causent généralement pas de problème. Toutefois, lorsque leur densité dans un milieu aquatique est assez élevée pour que le phénomène soit visible à l’œil nu, ce dernier est appelé une fleur d’eau. En effet, dans certaines conditions, les cyanobactéries prolifèrent de façon fulgurante et envahissent une portion ou la totalité d’un plan d’eau. Un apport important en phosphore, la présence de lumière et une relative tranquillité du plan d’eau sont tous des facteurs qui favorisent l’apparition des fleurs d’eau. Les fleurs d’eau de cyanobactéries peuvent-elles contaminer l’eau potable ? La réponse est oui. La présence de fleurs d’eau de cyanobactéries représente un risque pour la santé humaine car plusieurs espèces de cyano bactéries produisent des toxines – les cyanotoxines – qui peuvent se retrouver dans l’eau potable. Ces toxines peuvent agir sur plusieurs fonctions du corps humain: le système nerveux, le foie, la peau, le système digestif, etc. Il est donc important de s’assurer que la concentration de toxines de cyano bactéries présentes dans l’eau potable soit inférieure aux seuils recommandés. Ces seuils sont les suivants :

    Il n’y a actuellement aucune norme concernant les toxines de cyanobac - téries dans le Règlement sur la qualité de l’eau potable. Toutefois, les exploi - tants d'installations de production d’eau potable qui veulent évaluer la problématique reliée à la présence de cyanobactéries dans leur source d’eau devraient, à tout le moins, considérer une concentration de microcystineLR dans l’eau traitée inférieure à 1,5 µg/l. Étant donné qu’il existe une recommandation canadienne visant cette cyanotoxine, il est probable qu’une norme québécoise soit édictée à court terme. Peut-on simplement faire bouillir l’eau pour éliminer les toxines ? Non, car faire bouillir l’eau n’a aucun effet sur l’élimination des toxines et provoque même la libération de celles qui se trouvent dans les cellules. Si une source d’eau est contaminée par des fleurs d’eau de cyanobactéries, l’eau distribuée ne doit pas être bue, et cela, même si on l'a fait bouillir. L’ingestion des toxines de cyano - bactéries constitue d’ailleurs le prin - cipal risque pour la santé.

     Existe-t-il des traitements efficaces contre les fleurs d’eau de cyanobactéries ? D’abord, traiter les cellules… Heureusement, il est possible de traiter une eau de surface contenant des fleurs d’eau de cyanobactéries. Les cyanotoxines se trouvent généralement à l’intérieur des cellules des cyanobactéries, de sorte que si ces dernières sont retirées de l’eau sans être endommagées, une bonne partie du problème sera réglé.

     Un traitement efficace comprend donc une étape de filtration.des cyanobactéries est de l’ordre de 2 à 10 microns et qu’elles ont tendance à s’agglomérer naturellement, la porosité des filtres doit être inférieure à 5 µm et, idéalement, inférieure à 1 µm. Afin d'éviter de libérer les toxines des cellules, il ne faut pas ajouter d’oxy - dant avant la filtration. La pré-chloration est donc à éviter pendant les épisodes de fleurs d’eau de cyanobactéries, tout particulièrement si aucun traitement efficace contre les toxines n'est effectué à la station d'eau potable. … puis les toxines Un traitement efficace comporte aussi l’élimination des toxines qui se retrouvent à l’extérieur des cellules. La filtration classique est inefficace pour traiter ces toxines, tout comme la filtration membranaire de micro - filtration et d’ultrafiltration. Toutefois, la nano-filtration et l’osmose inverse s’avèrent efficaces pour éliminer à la fois les cellules et les toxines. En matière de traitements chimiques, seule ozonisation a prouvé son efficacité contre la plupart des toxines qui se trouvent dans l’eau. Bien que la chloration puisse s’avérer efficace contre certaines toxines, elle demeure toutefois inefficace contre la majorité d’entre elles, de sorte qu’elle est jugée insuffisante. Les autres produits chimiques généralement utilisés pour la désinfection, c’est-à-dire les chlora-mines et le bioxyde de chlore, sont considérés inefficaces pour le traitement des cyanotoxines.

    Certains autres procédés de traite - ment sont utilisés dans les stations de production d’eau potable et leurs effets sur les cyanobactéries et leurs toxines sont très variables. Le char bon actif, utilisé en grain ou en poudre, est très efficace pour adsorber les cyanotoxines. La durée d’adsorption du charbon actif en grain est toutefois limitée et la présence d’autres contaminants ayant plus d’affinité avec les sites d’adsorption peuvent lui nuire. Le charbon actif en poudre a l’avantage de pouvoir être dosé à la concentration voulue et seulement pendant la période propice aux fleurs d’eau de cyano bactéries (généralement de juillet à la fin octobre). Le rayonnement ultraviolet aux doses généralement utilisées dans la production d’eau potable est à peu près inefficace contre les cyano - toxines. Enfin, le permanganate de potassium est très efficace pour éliminer les cyanotoxines, mais il ne doit être ajouté qu'après la filtration, lorsque les cellules ont été retirées de l’eau. En résumé Le tableau suivant présente les différentes étapes de traitement en production d’eau potable et leur efficacité pour l’enlèvement des cyanobactéries et l’élimination des cyanotoxines. Guide technique des procédés de traitement de l’eau .

     Efficacité des traitements pour enlever les cyanobactéries et éliminer les cyanotoxines Efficacité contre Efficacité contre Traitement les cyanobactéries les cyanotoxines Commentaires Ajout de sels de cuivre Lyse des cyanobactéries A Nulle À éviter en raison de la libération dans le plan d’eau des toxines Dégrillage, dessablage, Nulle Nulle tamisage, aération Microtamisage ≥ 35 µm Élimination de l’ordre de 30 à 40 % Nulle selon le type de cyanobactéries Préchloration (chlore Amélioration de la coagulation, Nulle : À éviter en raison de la libération ou bioxyde de chlore) mais lyse des cyanobactéries lyse des cyanobactéries des toxines aux doses habituelles (libération des toxines) de 0,25 à 2,0 mg/l Ajout de permanganate Amélioration de la coagulation, Nulle : À éviter en raison de la libération de potassium en mais lyse des cyanobactéries lyse des cyanobactéries des toxines aux doses habituelles prétraitement (libération des toxines) de 1 à 5 mg/l Préozonation Amélioration de la coagulation Nulle Aux doses habituelles de sans provoquer la lyse des 0,2 à 0,25 mg de O3 par mg de COTB cyanobactéries Coagulation, floculation, Élimination de 90 à 100 %, Faible Risque de lyse si les boues clarification, filtration surtout liée à la filtration sont conservées plus de 24 heures classique Précipitation à la chaux, Élimination de plus de 90 % Faible clarification,

    filtration Adsorption sur charbon Nulle Élimination de 85 à 98 % Dosage de 20 à 30 mg/l, ajusté en actif en poudre (CAP) fonction de la présence de COT ou d’autres contaminants organiques; doit être éliminé par clarification ou filtration Filtration lente Élimination de 30 à 99 % selon Élimination de 30 à 80 % Enlèvement des toxines par le type de cyanobactéries; risque selon les toxines bio-adsorption et biodégradation de lyse des cyanobactéries (après une période d’adaptation de plusieurs semaines) Filtration sur charbon Même résultat que la filtration Élimination de 90 % Selon les temps de contact en fût vide actif en grain (CAG) directe ou classique, selon le cas tant que le filtre travaille généralement observés, la présence en adsorption de COT ou d’autres contaminants organiques peut diminuer la durée de vie Filtration biologique Même résultat que la filtration directe Élimination de 90 % Voir CAG. L'activité biologique sur charbon actif en grain ou classique, selon le cas tant que le filtre travaille augmente l’efficacité et la durée de vie (CABG) en adsorption Les fleurs d’eau de cyanobactéries 4 A La lyse est la destruction de la cellule avec libération de son contenu. B COT : Carbone organique total 2889_mddfp guide mont2:1_2889_mddfp grille 01/06/07 15:19 Page 6 Guide technique des procédés de traitement de l’eau 5 Efficacité des traitements pour enlever les cyanobactéries et éliminer les cyanotoxines Efficacité contre Efficacité contre Traitement les cyanobactéries les cyanotoxines Commentaires Filtration directe Élimination de plus de 60 % Faible selon le type de cyanobactéries Filtration granulaire Non répertoriée, mais probablement Nulle Risque de colmatage et de lyse sous pression moindre que la filtration classique des cyanobactéries Filtration sur cartouche, Non répertoriée, mais Nulle Risque de colmatage et de lyse sac ou autre type de probablement efficace en fonction des cyanobactéries; réaliser un filtre ≤ 5 µm du type de cyanobactéries dénombrement à l’eau brute et à l’eau filtrée pour évaluer la performance de

    l’équipement Microfiltration Élimination de plus de 99 % Nulle Risque de colmatage et de lyse des cyanobactéries Ultrafiltration Élimination de plus de 99 % Nulle Risque de colmatage et de lyse des cyanobactéries Nanofiltration Élimination de plus de 99 % Élimination de plus de 95 % Risque de colmatage Osmose inverse Élimination de plus de 99 % Élimination de plus de 95 % Risque de colmatage Ajout de permanganate Risque de lyse des cyanobactéries Élimination de plus de 95 % Seulement en l’absence de cellules de potassium aprè si elles sont encore présentes la filtration Ozonation Risque de lyse des cyanobactéries Élimination de plus de 95 % Dose de 1 mg/l pendant 1 minute si elles sont encore présentes ou de 0,5 mg/l pendant 9 minutes, une fois la demande en ozone satisfaite Chloration (chlore Risque de lyse des cyanobactéries Élimination élevée à nulle Chlore efficace pour certaines toxines ou bioxyde de chlore) si elles sont encore présentes selon le type de toxine à une dose de > 0,5 mg/l pendant 30 minutes à pH < 8; chlore inefficace à de faibles doses ou si pH > 8 Chloramination - Nulle Ajout de peroxyde d’hydrogène - Nulle Rayonnement UV - Nulle Aux doses habituelles en eau potable (40 à 80 mJ/cm_) Oxydation avancée Risque de lyse des cyanobactéries Bonne élimination Dégradation des toxines initiée (ozone/UV, ozone/H2O2 si elles sont encore présentes par les radicaux hydroxyles ou UV/ H2O2) Vous trouverez les références bibliographiques ayant servi à la rédaction de ce tableau à la fin du présent guide. Consultez-les pour en savoir plus sur les critères de fonctionnement des traitements efficaces. 2889_mddfp guide mont2:1_2889_mddfp grille 01/06/07 15:19 Page 7 La prévention demeure le meilleur remède ! Les municipalités peuvent mettre en place différents moyens en vue de prévenir l’apparition de fleurs d’eau de cyanobactéries. Par exemple, afin de diminuer les apports en phos - phore, elles peuvent protéger les berges du plan d’eau par une bande naturelle de terrain, éloigner les installations septiques pour laisser le temps au sol d’absorber le phosphore ou bien encore diminuer l’utilisation des engrais aux abords du plan d’eau ou sur les terres avoisinantes. De plus, les municipalités peuvent mettre en oeuvre un plan de surveillance afin de prévenir l’apparition de fleurs d’eau : observation visuelle, analyse du pH à la prise d’eau (le pH a ten - dance à augmenter lors de l’appari - tion de fleurs d’eau), analyse régulière afin de vérifier le nombre de cyano - bactéries à la prise d’eau, etc. La profondeur de la prise d’eau peut offrir une certaine sécurité puisque les fleurs d’eau sont un phénomène de surface. Elle n’offre toutefois pas une garantie de protection contre les cyanotoxines, surtout en période de renversement à l’automne. En situa - tion de fleurs d’eau, il est toujours possible pour le responsable de la Guide tech station d’eau potable de vérifier si sa prise d’eau est touchée, en fonction de sa profondeur et de son empla - cement. Pour ce faire, le responsable de l’installation de traitement prélève des échantillons servant à mesurer la concentration en cyanobactéries et en cyanotoxines de l’eau brute.

    Les résultats d’analyse permettront de vérifier si la prise d’eau est affectée par les fleurs d’eau de cyanobactéries. Comme le coût des analyses des cyanotoxines est élevé, il est recom - mandé d’analyser d’abord les cyano - bactéries pour vérifier leur nombre. On évalue qu’une concentration significative de cyanotoxines corres - pond à plus de 2 000 cellules/ml. Si le nombre de cellules est plus élevé que ce seuil, l’analyse des toxines permettra de connaître la concen - tration de l’eau brute. De plus, puisque les toxines peuvent persister dans la source d’eau de plu - sieurs jours à quelques semaines après la disparition des fleurs d’eau de cyanobactéries, il serait préférable de faire un suivi hebdomadaire de la concentration de cyanotoxines, et ce, tant en présence de fleurs d’eau de cyanobactéries que quelques semaines après que celles-ci soient disparues. Les fleurs d’eau de cyanobactéries 6 Le phénomène de renversement En période estivale, la plupart des lacs présentent une colonne d'eau stratifiée, c'est-à-dire qu'ils ont une couche d'eau chaude en surface et froide en profondeur. Cela fait en sorte que les eaux du lac ne peuvent se mélanger complètement sur la verticale en raison de la barrière de densité entre ces deux couches. Toutefois, à mesure que les eaux de surface se refroidissent à l'automne, ces différences de température s’estompent et la colonne d'eau entière du lac peut à nouveau se mélanger. C'est lors de cette période de brassage que les cyanotoxines peuvent se répandre plus en profondeur et affecter davantage les prises d'eau.

    Quel est le rôle du ministère du Développement durable, de l’Environnement et des Parcs ? Le ministère du Développement durable, de l’Environnement et des Parcs est responsable du plan d’intervention sur la gestion des fleurs d’eau de cyanobactéries au Québec. Sur le terrain, les actions du Ministère relèvent des directions régionales qui font les recherches, confirment ou non la présence de fleurs d’eau de cyanobactéries dans les milieux aquatiques concernés, prélèvent des échantillons et les analysent. Depuis plusieurs années, le Ministère réalise le suivi de six stations de production d’eau potable aux prises avec une problématique de cyanobactéries dans leur source d’approvisionnement. Un premier rapport a été publié et permet de constater l’ampleur de la problématique relative à l’eau brute et à l’efficacité des traitements en place.

     Finalement, les directions régionales du Ministère peuvent fournir l’expertise aux municipalités quant aux impacts des fleurs d’eau de cyanobactéries sur la production de l’eau potable. Les coordonnées des directions régionales sont accessibles à l’adresse suivante : www.mddep. gouv.qc.ca/regions/index.htm.
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