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KoSAMTI

« Légionelles et installations de refroidissement : gestion du risque»

Retour d’expérience

M. Merchat PhDKoSAMTI

merchatm@yahoo.fr

Vincent MAJORELDREAL LIMOUSIN / PPRCT / PRP / CRC

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KoSAMTI01/12/2014

• Légionellose = pneumopathie à déclaration obligatoire > (1200 à 1500 cas par an)

• Contamination par des aérosols contaminés par la bactérie légionelle> Plusieurs espèces de légionelles: L. species (L. spp) > Dans 90% des cas de légionellose: L. pneumophila (L. p.)

• Circuit Tour mis en cause dans plusieurs épidémies, dont celle de Lens fin 2003-début 2004 : 83 victimes - 14 morts.> L’entreprise NOROXO est condamnée à verser 250 000 € contre 350 000 €en première instance. > Le directeur est condamné à 20 000 € contre 35 000€ & 1 an de prison avec sursis en première instance. > La société de traitement d’eau a été relaxée.

Contexte

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KoSAMTI

Les systèmes hydriques artificiels

Risque = � C° Légionelles + Aérosols + Exposition

Réservoirs (Concentration L. dans l’eau)

Dispersion (Génération d’aérosols)

Les circuits de distribution d’eauDouches, bains à remous, humidificateurs, brumisateurs...

Les installations de refroidissement par dispersion d’eau dans un flux d’air

Tours de refroidissement

Les fontaines décoratives Aspersion

Les lagunes d’épuration et leurs réacteurs

Aérateurs de surface Réacteur

… …

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KoSAMTI

Année Lieu Pays Cas probable/confirmé Décès Source1976 Pennsylvanie USA 182 29 Circuit TAR1985 Stafford Angletterre 175/101 28 ?1996 Alcala de HenaresEspagne 262 11 Circuit TAR1998 Paris F. IdF 20 4 Circuit TAR1999 Paris F. IdF 15 2 Circuit TAR probable1999 Bovenkarpsel 262 28 Bain remous dans exposition1999 Kapellen Belgique 93 /43 5 ?2000 Melbourne Australie 125 4 Circuit TAR2000 Rennes F. Bretagne 22 5 Circuit TAR2001 Lyon F. Rhône 21 1 Circuit TAR probable2001 Murcia Espagne 850/ 480 4 Circuit TAR2002 Mataro Espagne 108 ?2002 Meaux F. Seine & Marne 22 0 Circuit TAR2002 Sarlat F. Aquitaine 31 6 Circuit TAR2002 Barrow in F. Angleterre 172 7 ?2002 Hyuga Japon 262 28 ?2003 Poitiers F. Poitou Charente 24 0 Circuit TAR2003 Montpellier F. Languedoc 31 4 Circuit TAR probable2004 Lens F. NPdC 86 18 Circuit TAR2005 Toronto Canada 127 21 Circuit TAR2005 Lyon F. Rhône 34 0 Circuit TAR probable2005 Fredrikstad, Norvège 56 10 Scrubber ?2005 Nancy F. Lorraine 34 0 Circuit TAR probable2006 Pamplona Espagne 149 x ?2006 Paris F. IdF 26 2 Circuit TAR2006 Longjumeau F. IdF 12 0 Circuit TAR

2007 Sarpsborg Norvège 56 10 Scrubber

2007 Nice F. PACA 16 0 Circuit TAR probable

2007 Courrières F. NPdC 9 0 bioréacteur probable (circox)

2008 Paris F. IdF 9 0 Circuit TAR2010 Wales Angleterre 22 ?

2010 Ulm Allemangne 64 4 ?

2012 Edinburg Ecosse 101 4 Circuit TAR probable

2012 Madrid Espagne 63 5 Brumisateur2012 Meudon IdF 10 5 Circuit TAR

2012 Québec Canada 180 14 Circuit TAR

2013 Strecken Allemangne 157 3 Circuit TAR

2014 Lisbonne Portugal 336 10 Circuit TAR

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KoSAMTI

Les systèmes de refroidissement & risque légionelle

� Refroidissement par eau

• en circuit ouvert > un seul passage d’eau (rivière, forage, mer..)

• en circuit semi-ouvert > refroidissement humide ou évaporatif

� Refroidissement par air

• Refroidissement sec par convection

• Refroidissement sec avec pré-humidification d’air (dit adiabatique )

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Systèmes évaporatifsPulvérisation d’eau dans un flux d’air

L‘eau à refroidir est directement pulvérisée au niveau de la tour

dans le flux d’air

Equipement à refroidir

Equipement à refroidir

Equipement à refroidir

L‘eau à refroidir est dans un échangeur de chaleur.

L’eau du qui circule dans la tour est pulvérisé dans le flux d’air.

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Systèmes secsRefroidissement par convection

L’eau à refroidir passe dans un échangeur de chaleur en contact avec l'air. Echange eau/air au travers d’un échangeur tubulaire.

Équipement à refroidir

échangeur

air

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Systèmes secs avec pré-humidification d’airRefroidissement par convection

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Systèmes « mixtes » ou hybrides

Adiabatique Humide et secSec

Un seule tour et plusieurs modes…

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KoSAMTI

SYSTEME SECS MIXTES HUMIDES

Refroidissem t Convect°

Pré-humidifiation air dits « Adiabatiques »

Mixtes

Evaporatifs

Brumisat° Pulvé Media Dispers° eau

flux d’air

Conso. Élect

Poids

Bruit

Réchauffem t air

Conso Eau

Rejets chimique

Comparaison des systèmes de refroidissement

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KoSAMTI

A propos des systèmes de refroidissement

Le système de refroidissement évaporatif

=

technologie la plus performante.

MAIS

Le risque légionelle doit être géré

… Lors de certaines épidémies, grâce aux méthodes biochimiques, la tour émettrice a pu être repérée avec certitude et ainsi engager la responsabilité civile et pénale de son exploitant, le non respect d’une mesure de prévention pouvant

dans ce cas caractériser la mise en danger de la vie d’autrui, que ce soit par imprudence ou par inattention.

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Vecteur Cible

Source

Éléments de risque circuit de refroidissement avec TAR Lutte contre la dissémination

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KoSAMTI

La TAR: dispersion des aérosols

Vapeur d’eau: évacuation de chaleur

Eau d’appoint

Débit d’eau recyclée

Vers le procédé

à refroidir

Arrivée du

fluide chaud Distributeurs d’eaueau

Corps d’échange

Bac de récupération « eau refroidie »

Pare gouttelettes

Baffles d’insonorisation

Entraînement direct d’eau du circuit = E. vésiculaire

Aspiration d’air air

Refroidissement évaporatif par dispersion d’eau dans un flux d’air

Purge de déconcentration »

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KoSAMTI

Incidence du type de circuit sur la quantité d’aérosol émis REX

o Ev ≤ 0,01% Q o Q = Puissance de la tour x 10 4 (*)o P= Constante x Q x ∆T (**)

Pour 2 TAR à régime de température similaire, si le débit d’e au �:>> la Puissance de la TAR �

>> l’entrainement vésiculaire �

>> le risque de dissémination �

Avec : Q= débit d’eau en recirculation (en m3/h)Ev = entrainement vésiculaire∆T : écart de température entre l'eau chaude et l'eau refroidie (en K).* Guide syprodeau & ** Guide cetiat

circuit primaire fermé Déclaration

circuit primaire ouvert Autorisation si >2000 kW

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Cible Vecteur

Source

Éléments de risque circuit de refroidissement avec TAR Lutte contre la prolifération

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KoSAMTI

Zoom dans l’installation de refroidissement

Matières en suspensions

Micro-organismes dont Légionelles

Dépôts des µorganismes sur toutes les surfaces en contact avec l’eau� Formation de biofilm

Contamination récurrente de l’eau

• Protection vis à vis des traitements

• Prolifération

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Surface

Biofilm

Amibe

Prolifération des Légionellesdans les amibes

Amibe enkystée

Cilié

Stockage des Légionellesdans des vésicules de ciliés

Le biofilm grouille de vie…

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KoSAMTI

Surface

Désinfectant

Seules les Légionelles Accessibles sont affectées par le

désinfectant

Choc répétés=

Sélection d’espèces d’amibes résistantes.

Aucun effet des désinfectants sur:- le biofilm, - certaines amibes,- les kystes- les vésicules ciliés

La désinfection

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DétectionLégionellesdans l’eau

Biofilm

Air (aspiration)

Entrées eauAppoint, process…

Arbre des défaillances Facteurs de risque & potentiels de risque

Tartre, Corrosion, Dégradation

Matériaux

Bras mortsSusceptible de recirculer

Marche/arrêt

Bar

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Par

e go

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Fonctions supports � Maintenance� Formation

Les actions déjà mises en œuvre� AMR� Traitement d’eau� Plan d’entretien� Plan de surveillance

Etat surfacematériaux

Hydraulique

Qualité eaucircuit

D’après Merchat M. & Ricordel F, Print, n °48, 2011

le danger

DESINFECTION

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KoSAMTI

Lutte contre le biofilmDIFFERENTE selon le type d’installation

P

A

Circuit avec eausans contact

avec le process

Équipement à refroidir

Circuit avec eauen contact

avec le process

P

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PROCESSBASSIN

Tensio actif IMPOSSIBLE

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KoSAMTI

Début de l’effet tensioactif

Circulation d’eau permanente ou régulière selon procédure adaptée

Le « nettoyage » n’est pas immédiatEffet tensio-actif permanent, stable + action mécan ique de l’eau

Lutte contre le biofilm : par réduction épaisseurEau du circuit SANS contact direct avec le process

Maintien d’un effet tensio actif résiduel permanent

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KoSAMTI

Temps

Épaisseur de

Biofilm

Début

Effet tensioactifPHASE 1 PHASE 2

Lutte contre le biofilm : par réduction épaisseur Eau du circuit SANS contact direct avec le process

maintien d’une épaisseur minimale seulement si effet permanent + hydraulique adaptée

PHASE 1: phase « critique »

- Nettoyage des surfaces- Contamination de l’eau circulante- Durée : plusieurs semaines

Phase « stabilisé »

- Lutte contre la reformation du biofilm- Maintien de l’épaisseur minimale

Les

diffé

rent

s pr

océd

és

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KoSAMTI

>>> Compaction du biofilm

Installation eau du circuit en contact avec le process :impossibilité utiliser un procédé à effet tensio-actif

Action mécanique de l’eau

Lutte contre le biofilm : par compactionEau du circuit EN contact direct avec le process

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Procédés chimiques

Produits Désinfection

détruit les µorganismes

Effet Tensio actif lutte contre biofilm

si hydraulique adaptéePréconisations

Biodispersant Biodétergent

NON OUI

PréventifEn permanenceCuratif protocolespécifique

BO

Dioxyde de chlore,Ozone, Electrolyse

OUI OUI PréventifEn permanenceEn curatif (certains - �corrosion)

autres OUI NON

BNO OUI

NON�ammonium quaternaire =

effet légèrement TA

Curatif Préventif Transitoire (si présence d’un facteur de risque)Préventif (pour certains types d’installations)

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KoSAMTI

Rex 2002-2013 : état des lieux

Eau circuitSans contact avec le process à

refroidirContact direct avec le process

à refroidir

Nettoyage chimique ou physique

Possible MAIS en permanence+ action mécanique hydraulique *

(Réduction épaisseur du biofilm)

Non seule action mécanique

hydraulique*(Compaction du biofilm)

Biocide oxydant

Intérêt si lutte contre épaisseur biofilm

Contrôle résiduel

Pertinent selon le type d’eau ?(Impact environnement)

Biocide NO En curatif si dérive légionelle ou facteur de risque présent

Prélèvement représentatif

Amont des TAR ou sur circuit oubac (eau en circulation)

Amont TAR uniquement

Indicateurs Pertinence variable selon qualité eau & la stratégie de traitement

* Le mode de gestion hydraulique est spécifique & différent

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Procédés physiques

o Les UV

o La filtration

o Les systèmes magnétiques

o Les systèmes ultrasons

o Les systèmes Ultra basse fréquence (ULF)

o ….

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Les stratégies de traitement

Préventif

Curatif

Installationsconcernées

Eau sans contact directavec le process

Eau en contact directavec le process

Rex terrain…�

Etat ducircuit

Gestion des« brasmorts »

Procédure* circulationspécifique

Procédure* circulationspécifique

Au cas par cas mais le

REX terrain montre que

cela n’est jamais fait ou

non adapté

Hydraulique Hydraulique

BNO ou vidange

* Les procédures sont totalement différentes �

La stratégie de traitement influence la durée de l’arrêt générant un risque

BNO ou vidange BNO ou vidange

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KoSAMTI

À retenir

Identification des facteurs de risques

� Favorables à la prolifération dans le biofilm et/ou au relargage dans l’eau � Liés à l’installation & liés aux actions déjà mises en œuvre pour gérer le risque

C’est l’AMR

Pour chaque facteur de risque = identification d’une action

� Mise en œuvre d’un procédé� Rédaction d’une procédure de gestion

C’est le plan d’entretien: il découle de l’AMR

Pour chaque action

� Identification d’un indicateur de d’efficacité

C’est le plan de surveillance : il découle du plan d’entretien

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KoSAMTI

Les indicateurs biologiques… ce qu’ils mesurent

Germe totaux, ou Flore totaleBactéries mésophile aérobies

BSR Germes22°C

Germes36°C

…

…

Algues

…

…

Virus

… CulturePCR

Coloration

CulturePCR

Protozoaires

amibes

ciliés …

ATP

L. p.L. spp

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KoSAMTI

Légionelles… détection de ses formes de vie

coloration

?

qPC

R

?

?

VC

VNC

Morte

Intra amibes/ciliés

Intra granules

?

culture

Corrélation difficile entre les différentes méthodes d’analysesRisque légionelle: sous estimé ou sur estimé ?

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KoSAMTI

Arbre des causes & facteurs de risquePlan d’entretien & Plan de surveillance

DétectionLégionellesdans l’eau

Biofilm

Air (aspiration)

Entrées eauAppoint, process…

Tartre, Corrosion, Dégradation

Matériaux

Bras mortsSusceptible de recirculer

Arrêt temporaire

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PROCEDESDésinfection

ChocTuer des

légionelles

Lutte biofilm

Fonctions supports � Maintenance� FormationLes actions déjà mises en œuvre� AMR� Traitement d’eau� Plan d’entretien� Plan de surveillance

PROCEDESAntitartreAnticorrosion

Conception

OBSERVATIONImplantation

PROCEDESQualité eau +/- traitée

Conception

Fonctionnement

PROCEDESRéduction OUCompaction

Etat surface

Stagnationd’eau

NutrimentsMES

PROCEDESFiltrationDésinfection oxydante…

PROCEDURESGestion hydraulique

Schéma Merchat M. & Ricordel F, Print, n °48, 2011

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KoSAMTI

☺

☺= Gestion risque légionelle > Nécessité d’intégrer toutes les données

Plan entretienPlan de surveillance

MainteneurGestionnaire

Technique

Traiteur d’eauChoix des produits

UtilisateurProduction

Marche arrêtConduite

Maintenance

Plan entretienPlan de surveillance

Conclusions