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KoSAMTI
« Légionelles et installations de refroidissement : gestion du risque»
Retour d’expérience
M. Merchat PhDKoSAMTI
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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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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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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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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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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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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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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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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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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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
rière
Par
e go
utte
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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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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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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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
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s pr
océd
és
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>>> 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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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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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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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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Légionelles… détection de ses formes de vie
coloration
?
qPC
R
?
?
VC
VNC
Morte
Intra amibes/ciliés
Intra granules
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culture
Corrélation difficile entre les différentes méthodes d’analysesRisque légionelle: sous estimé ou sur estimé ?
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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
Bar
rière
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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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☺
☺= 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