Légionelles et installations de refroidissement: gestion du risque

M. Merchat
KoSAMTI
« Légionelles et installations de refroidissement : gestion du risque»
Formations tout métier
Expertises et tierce expertise
Appui technique Ministère environnement, France
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Gestion du risque légionelle
Légionelle et les installations à risque
Les systèmes de refroidissement : avantages/inconvénients
L'origine des légionelles dans l’installation
L’arbre de défaillance : les facteurs de risque
Le plan d’entretien : mise en œuvre des barrières (gestion du risque)
Définitions (nettoyages, désinfection, curatif, préventif, correctif)
Les différents procédés (physiques, chimiques, biologiques)
Les stratégies de traitement (mode d’utilisation des procédés)
Le plan de surveillance : les indicateurs et leur interprétation
Conclusion : sur le terrain 3 métiers
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Les installations à risque
Systèmes hydriques artificiels = réservoirs
Légionelle et les installations à risque
Risque: C° de légionelles dans l’eau + Aérosols + exposition d’individus
Réservoir
Génération d’aérosols
Les circuits de distribution d’eau
Douches, bains à remous, 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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Légionelle et les installations à risque
Éléments de risque:
circuit de refroidissement avec TAR
Source
Vecteur
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Cible
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Systèmes évaporatifs
Les systèmes de refroidissement : avantages/inconvénients
Pulvérisation d’eau dans un flux d’air
L‘eau à refroidir est directement
pulvérisée au niveau de la tour
dans le flux d’air
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.
Equipement
à refroidir
Equipement
à refroidir
Equipement
à refroidir
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Systèmes secs
Les systèmes de refroidissement : avantages/inconvénients
Refroidissement par convection
L’eau à refroidir passe dans un échangeur de chaleur en contact avec l'air.
Echange eau/air au travers d’une batterie.
Équipement
à refroidir
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Les systèmes de refroidissement : avantages/inconvénients
Systèmes secs avec pré-humidification d’air
Refroidissement par convection
L’eau à refroidir passe dans un échangeur de chaleur en contact avec l’air.
Echange thermique amélioré par pré-humidification de l’air.
3 modes de pré-humidification:
Brumisation
Équipement
à refroidir
Pulvérisation d’eau
dans un flux d’air
Équipement
à refroidir
Ruissellement d’eau
sur un media
Équipement
à refroidir
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Les systèmes de refroidissement : avantages/inconvénients
Comparaison des systèmes de refroidissement
SYSTEME
Refroidissemt
SECS
Convect°
MIXTES
Pré-humidifiation air
dits « Adiabatiques »
Brumisat°
Pulvé
Media
HUMIDES
Evaporatifs
Mixtes
Dispers° eau
flux d’air
Performance/
Conso. Élect.
Poids
Bruit
Réchauffemt
air
Disséminat°
aérosol
Conso Eau
Rejets
chimique
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Gestion du risque légionelle
Légionelle et les installations à risque
Les systèmes de refroidissement : avantages/inconvénients
L'origine des légionelles dans l’installation
L’arbre de défaillance : les facteurs de risque
Le plan d’entretien : mise en œuvre des barrières (gestion du risque)
Définitions (nettoyages, désinfection, curatif, préventif, correctif)
Les différents procédés (physiques, chimiques, biologiques)
Les stratégies de traitement (mode d’utilisation des procédés)
Le plan de surveillance : les indicateurs et leur interprétation
Conclusion : sur le terrain 3 métiers
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L'origine des légionelles dans l’installation
Légionelles & température
Radiateur
T °C
Désinfection
Lors de choc thermique
Inactivation de 1000 ufc/l en:
27 secondes
70
Eau chaude
sanitaire
Bains à remous
60
55
50
45
Circuits de
refroidissement
35
Survie
2 minutes
20 minutes
6 heures
Optimum
Multiplication active
Douches
25
Humidificateur
20
Eau du robinet
Fontaine décorative
Lagune, station
d’épuration
10
Survie &
Multiplication dans les organismes
hôtes
0
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L'origine des légionelles dans l’installation
Zoom dans l’installation
Micro-organismes dont Légionelles
Matières
en suspensions
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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L'origine des légionelles dans l’installation
Le biofilm grouille de vie…
Prolifération
des Légionelles
dans les amibes
Amibe
enkystée
Stockage des Légionelles
dans des vésicules de ciliés
Cilié
Amibe
Biofilm
Surface
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Arbre des défaillances
Air
(aspiration)
Entrées eau
Nutriments
Limiter ou Éviter
le relarguage
=
« NETTOYER »
MES
LIMITER
Dispersion
La Concentration
« DESINFECTER »
Appoint, process…
Lutte biofilm
Dépôts
Tartre/corrosion
Etat
de surface
Biofilm
Matériaux
Désinfection
Choc
Barrière
Paregoutte
L’arbre de défaillance : les facteurs de risque
GERER, NETTOYER, TRAITER…
Détection
Légionelles
dans l’eau
Procédés
Fonctions supports
Bras morts
Susceptible de recirculer
Maintenance
Formation
Traitement d’eau
Hydraulique
Marche/arrêt
Schéma Merchat M. & Ricordel F, Print, n°48, 2011
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Gestion du risque légionelle
Légionelle et les installations à risque
Les systèmes de refroidissement : avantages/inconvénients
L'origine des légionelles dans l’installation
L’arbre de défaillance : les facteurs de risque
Le plan d’entretien : mise en œuvre des barrières (gestion du risque)
Définitions (nettoyages, désinfection, curatif, préventif, correctif)
Les différents procédés (physiques, chimiques, biologiques)
Les stratégies de traitement (mode d’utilisation des procédés)
Le plan de surveillance : les indicateurs et leur interprétation
Conclusion : sur le terrain 3 métiers
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Arbre des défaillances
Air
(aspiration)
Nutriments
MES
Entrées eau
Appoint, process…
Tartre, Corrosion,
Dégradation
Matériaux
Bras morts
Susceptible de recirculer
Plan d’entretien
Implantation
Traitement eau
Filtration
Désinfection oxydante
…
Qualité apport eau
Réduction OU
Compaction
Désinfection
Lutte
Choc
biofilm
Détection
Biofilm
Légionelles
dans l’eau
Traitement eau
AT/AC
Etat
surface
Conception
Fonctions supports
Conception
Stagnation
d’eau
Marche/arrêt
Gestion
Maintenance
Formation
Traitement d’eau
Procédures
Circulation d’eau
régulière & adaptée
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Le plan d’entretien (gestion du risque)
Désinfection efficace
Le Biocide doit:
atteindre sa cible : la légionelle
être en contact avec la légionelle pendant un temps suffisant
faire des dégâts irréversibles pour la légionelle
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Barrière Pare goutte
Le plan d’entretien (gestion du risque)
Schéma Merchat M. & Ricordel F, Print, n°48, 2011
Efficacité de la désinfection …
Le plan d’entretien (gestion du risque)
Désinfectant
Seules les
Légionelles
accessibles
sont affectées
par le
désinfectant
Surface
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Réduction du biofilm
Procédé à effet « tensioactif »
Le plan d’entretien (gestion du risque)
Principes d’action des procédés à effet tensioactif
Circulation d’eau permanente ou régulière
Maintien d’un effet tensioactif
Début de l’effet tensioactif
Le « nettoyage » n’est pas immédiat
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Compaction du biofilm
Action mécanique de l’eau
Le plan d’entretien (gestion du risque)
Pour les installations ou l’effet tensio-actif est IMPOSSIBLE
Circulation de l’eau régulière
Éviter tout ce qui perturbe l’hydraulique
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Le plan d’entretien (gestion du risque)
Stagnation d’eau liée à la conception
Identifier le danger: contamination de l’eau circulante
Hiérarchiser le risque:
Volume d’eau stagnant susceptible de passer en circulation
Caractère prévisionnel ou aléatoire de la remise en circulation
Traitement préventif : stratégie & efficacité
Durée de la stagnation
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Stagnation d’eau
Conception
Bras mort permanent
Le plan d’entretien (gestion du risque)
Pied de colonne
Pas de circulation d’eau
Elimination des boues décantées
Eliminer le pied de colonne
OU
Prévoir une purge en points bas & vidanger régulièrement
Risque plutôt faible si pas de remise en suspension des dépôts
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Stagnation d’eau
Conception
Le plan d’entretien (gestion du risque)
Ex: Raccordement d’extrémité de tube à angle droit
D
<2D
vu norme
XPrisque
E 38-4242012
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Gestion
légionelles
& circuits TAR – si copie merci d’indiquer la source
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Stagnation d’eau
Conception
Le plan d’entretien (gestion du risque)
Ex: Tuyauterie de contournement
Vidange des points bas
Vers
distributeurs
Vers bassin
d’eau froide
vanne
Eau chaude
vu norme
XPrisque
E 38-4242012
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légionelles
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Stagnation d’eau
Conception
Le plan d’entretien (gestion du risque)
By pass
le mode de gestion dépend de la stratégie de traitement mise en oeuvre
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Stagnation d’eau
Conception
Le plan d’entretien (gestion du risque)
L’équilibrage de plusieurs tours
Très faible circulation = Risque faible
Gestion possible
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Stagnation faible volume d’eau
Le plan d’entretien (gestion du risque)
au regard du volume d’eau circulante
Arrêt prolongé
Formation de biofilm
Ex les pompes secours
Pompes
secours
Procédé
à refroidir
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Remise en service
d’un faible volume d’eau
initialement à l’arrêt
Risque fort
si coïncide
avec défaillance
traitement
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Stagnation grand volume d’eau
Le plan d’entretien (gestion du risque)
au regard du volume d’eau circulante
Arrêt prolongé
Formation de biofilm
Arrêt d’une tour
Pompes
secours
Procédé
à refroidir
Remise en service
programmée
d’un important
volume d’eau
initialement à
l’arrêt
Risque fort
dans tous les
cas
Arrêt d’une machine
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Stagnation grand volume d’eau
Le plan d’entretien (gestion du risque)
au regard du volume d’eau circulante
Essai ponctuels
Eau stagnante
Pompes
secours
Procédé
à refroidir
Remise en service
programmée
d’un important
volume d’eau
initialement à
l’arrêt
Risque fort
dans tous les
cas
Vers GE
1 fois/mois ou
1 fois/sem
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Gestion du risque légionelle
Légionelle et les installations à risque
Les systèmes de refroidissement : avantages/inconvénients
L'origine des légionelles dans l’installation
L’arbre de défaillance : les facteurs de risque
Le plan d’entretien : mise en œuvre des barrières (gestion du risque)
Définitions (nettoyages, désinfection, curatif, préventif, correctif)
Les différents procédés (physiques, chimiques, biologiques)
Les stratégies de traitement (mode d’utilisation des procédés)
Le plan de surveillance : les indicateurs et leur interprétation
Conclusion : sur le terrain 3 métiers
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Traitements
Définitions
Définitions
o Type de Traitement
Curatif : action ponctuelle pour rétablir une dérive
Préventif: action permanente ou ponctuelle pour éviter une dérive
Correctif: action pour éliminer un facteur de risque
o Effet
Rémanent: persistance du traitement sur une durée
Non rémanent: limité au lieu d’application
o Action
Permanente: maintien d’une action dans la durée avec continuité
Ponctuelle: action choc limitée dans le temps, sans continuité
o Nettoyage : enlever des salissures, des dépôts
o Désinfection: tuer des micro-organismes accessibles
o Procédés chimiques ou physiques ou biologiques
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Bilan hydrique:
concentration et renouvellement d’eau
EVAPORATION
D’EAU
Définitions
Traitements
Facteur de
Concentration
ENTREES
D’EAU
Salinité circuit/appoint
Temps de renouvellement
de l’eau du circuit
SORTIES
D’EAU
T1/2 = 0.7 V/P
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Le traitement de l’eau:
facteur de risque possible
Les différents procédés
Entrées eau
Appoint, process…
Tartre, Corrosion,
Dégradation
Nutriments
Désinfection
continu
MES
µorganismes
Antitartre
anticorrosion
Etat
surface
Matériaux
Effet tensio-actif
+ hydraulique Désinfection
Lutte
choc
biofilm Détection
Biofilm
Légionelles
dans l’eau
Fonctions supports
Bras morts
Susceptible de recirculer
Stagnation
d’eau
Marche/arrêt
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Maintenance
Formation
Traitement d’eau
Conditions de
mises en œuvre !!
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Barrière Pare goutte
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Air
(aspiration)
Procédés chimiques
Les différents procédés
Produits
Désinfection
Effet Tensio actif
détruit les
µorganismes
lutte contre biofilm
si hydraulique adaptée
Biodispersant
Biodétergent
BO
Préventif
En permanence
Curatif protocole
spécifique
NON
OUI
Dioxyde de
chlore,
Ozone,
Electrolyse
OUI
OUI
autres
OUI
NON
OUI
NON
ammonium
quaternaire =
effet légèrement TA
BNO
Préconisations
Préventif
En permanence
En curatif (certains corrosion)
Curatif
Préventif (pour
certains types
d’installations)
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Effet tensio-actif
Lutte contre le biofilm
Les différents procédés
PHASE 1: phase « critique »
Phase « stabilisé »
- Nettoyage des surfaces
- Contamination de l’eau circulante
- Durée : plusieurs semaines
- Lutte contre la reformation du biofilm
- Maintien de l’épaisseur minimale
Épaisseur
de
Biofilm
Début
Effet tensioactif
PHASE 1
PHASE 2
Temps
maintient d’une épaisseur minimale seulement si
effet permanent + hydraulique adaptée
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Effet tensio-actif
Lutte contre le biofilm
Les différents procédés
Procédés chimiques
► Les tensio-actifs
• les biodispersants
• les biodétergents
formation de mousses possible
► Autres traitement à effet tensio actif
• 3 Biocides oxydants : Dioxyde de chlore, Electro-chloration, Ozone
• Enzymes …?
Procédés physiques
• Système Magnétique
• Système Ultrason
•…
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Désinfection
Les différents procédés
Procédés chimiques : Biocides oxydants
Injection de BO
Abattement de la matière organique: nutriments
Consommation du BO
Biocide oxydant actif résiduel
Désinfection
Effet tensio-actif
(pour 3 BO seulement)
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Désinfection
Procédés chimiques : Biocides oxydants
Exemples
Les différents procédés
Chlore, Brome, Bromochlorodimethylhydantoine (BCDMH) ...
Dioxyde de chlore, procédés par électrolyse…
Précautions d’utilisation
Mesurer le résiduel (préventif ou curatif)
Efficacité peut dépendre du pH
Risque corrosion (+ ou – selon matériaux)
Commentaires
Analysables sur site & en ligne
Présence d’inhibiteur dans le flacons de prélèvements pour analyses
Pollution environnement (sous produits)
Exemples:
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Désinfection
Procédés chimiques : Biocides non oxydants
- dépend de la molécule choisie (voir fiche technique)
- dépend des conditions de pH et température
- est injectée par rapport au volume du circuit
Concentration
Sous dosage efficace Surdosage
inutile
inefficace
100
% Efficacité
Les différents procédés
La concentration efficace :
80
60
40
20
0
Concentration en biocide mg/l
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Désinfection
Les différents procédés
Procédés chimiques : Biocides non oxydants
Exemple
Exemples: DiBromoNitriloPropionAmide (DBNPA), Isothiazolones,
Glutaraldéhyde, Ammonium quaternaire,
tetrakishhydroxymethylphosphonium sulfate (THPS)…
Précautions
Vérifier l’injection (pas de mesure de résiduel)
Stabilité de la molécule dépend du pH
Interaction possible avec BO
Injection le plus rapide possible
Commentaires
Utilisation en curatif
Pollution ( en présence de BO)
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Désinfection
Procédés Physiques
Les différents procédés
o Désinfection
UV: si amont de la dispersion (pas de rémanence), encombrement
Température (sidérurgie…)
o Effet combiné (désinfection + biofilm ) ?
Champs magnétique
Ultra sons
…
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Gestion du risque légionelle
Légionelle et les installations à risque
Les systèmes de refroidissement : avantages/inconvénients
L'origine des légionelles dans l’installation
L’arbre de défaillance : les facteurs de risque
Le plan d’entretien : mise en œuvre des barrières (gestion du risque)
Définitions (nettoyages, désinfection, curatif, préventif, correctif)
Les différents procédés (physiques, chimiques, biologiques)
Les stratégies de traitement (mode d’utilisation des procédés)
Le plan de surveillance : les indicateurs et leur interprétation
Conclusion : sur le terrain 3 métiers
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Stratégie de traitement et risque
Selon le type d’installation
Les stratégies de traitement
Réduction du biofilm
Curatif : BNO
Compaction biofilm
Désinfection en chocs
préventif
Curatif : BNO
BNO
préventif
Hydraulique
Hydraulique
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A noter: Protection du personnel
o Protection contre l’exposition aux aérosols
Masques adaptés aux travaux effectués
o Protection contre les produits chimiques
Gants, lunettes, combinaisons étanche (usage unique), bottes si
opération de nettoyage et désinfection.
Rince œil
o Signalisation
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Gestion du risque légionelle
Légionelle et les installations à risque
Les systèmes de refroidissement : avantages/inconvénients
L'origine des légionelles dans l’installation
L’arbre de défaillance : les facteurs de risque
Le plan d’entretien : mise en œuvre des barrières (gestion du risque)
Définitions (nettoyages, désinfection, curatif, préventif, correctif)
Les différents procédés (physiques, chimiques, biologiques)
Les stratégies de traitement (mode d’utilisation des procédés)
Le plan de surveillance : les indicateurs et leur interprétation
Conclusion : sur le terrain 3 métiers
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Le plan de surveillance
Air
(aspiration)
Entrées eau
Appoint, process…
Tartre, Corrosion,
Dégradation
Matériaux
Bras morts
Susceptible de recirculer
Marche/arrêt
Plan de surveillance
Observation
Implantation
Traitement eau
Nutriments
Entretien
MES
Analyses
Analyses
Qualité/ traitement eau
Réduction OU
Compaction
Enregistrement
Vérification
Désinfection
Choc
Analyses
Détection
Biofilm
Légionelles
dans l’eau
Lutte
biofilm
Traitement eau
Analyses
Etat
surface
Barrière Pare goutte Etat
Plan d’entretien & Plan de surveillance
Conception
Fonctions supports
Identification
Conception
Stagnation
d’eau
Gestion
Etude & gestion
Enregistrement
Maintenance Enregistrement
Formation Compétence
Traitement d’eau Analyses
Circulation
d’eau régulière
schéma d’après Merchat M. & Ricordel F, Print, n°48, 2011
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Le plan de surveillance
Indicateur de surveillance
Un résultat de mesure
est un outil d'aide à la décision pour l'exploitant
sous certaines conditions
Une mesure = 1 prélèvement + 1 analyse
pertinence
fiabilité
représentativité
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Lieu de prélèvement représentatif du risque
Le plan de surveillance
influence du type d’installation
Circuit avec eau
sans contact direct
avec le process
Circuit avec eau
en contact direct
avec le process
A
A
P
P
Équipement
à refroidir
BASSIN
PROCESS
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Représentativité
Le plan de surveillance
Influence de la stratégie de traitement
Biofilm élastique
Pas de gestion
Biofilm compact
ou réduit en épaisseur
La contamination aléatoire de l’eau est issue du biofilm
C’est pourquoi:
• 2 prélèvements consécutifs peuvent être différents
• Il faut 1 seul prélèvement divisé en deux pour comparaison
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Les indicateurs biologiques
… ce qu’ils mesurent
…
Le plan de surveillance
…
Protozoaires
…
ciliés
Algues
…
amibes
Légionelles
…
…
BSR
…
ATP
Germes
36°C
Germes
22°C
Culture
PCR
Culture
PCR
Bactéries hétérotrophes
ATP: Adénosine triphosphate, molécule énergie des organismes vivants
PCR: Polymérase chaine réaction –méthode d’analyse du matériel génétique des légionelles
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?
Intra granules
Intra amibes/ciliés
?
?
?
Morte
Viable non cultivable
Viable cultivable
v PCR
PCR
culture
Le plan de surveillance
Légionelles
… détection de ses formes de vie
Corrélation difficile (voire impossible) entre les différentes méthodes d’analyses
Risque légionelle: sous estimé ou sur estimé
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Valeur cible - Valeur d’alerte - Action
Le plan de surveillance
Identification des facteurs de risque
Action mise en œuvre (barrière)
Choix d’un indicateur
MicroOrganismes
dans l’eau
Épaisseur
du
Biofilm
Temps
Mesure de l’indicateur
(méthode, fréquence)
EFFET
TENSIO
ACTIF
Phase
critique
Phase
stabilisée
Définition d’une Valeur cible
Valeur d’alerte ou seuil d’action : au-delà tout résultat constitue une dérive
Action curative en cas de dérive (procédure)
Retour à la valeur cible
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Gestion du risque légionelle
Légionelle et les installations à risque
Les systèmes de refroidissement : avantages/inconvénients
L'origine des légionelles dans l’installation
L’arbre de défaillance : les facteurs de risque
Le plan d’entretien : mise en œuvre des barrières (gestion du risque)
Définitions (nettoyages, désinfection, curatif, préventif, correctif)
Les différents procédés (physiques, chimiques, biologiques)
Les stratégies de traitement (mode d’utilisation des procédés)
préventif, curatif, installation en service et à l’arrêt
Le plan de surveillance : les indicateurs et leur interprétation
Conclusions
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Gestion du risque légionelle: les intervenants
Traiteurs d’eau
Gestionnaire technique
Utilisateur de l’installation
Organismes autres…
Nutriments
MES
Entrées eau
Conclusions
Appoint, process…
Tartre, Corrosion,
Dégradation
Etat
surface
Biofilm
Matériaux
Détection
Légionelles
dans l’eau
Fonctions supports
Maintenance
Formation
Traitement d’eau
Bras morts
Susceptible de recirculer
Stagnation
d’eau
Marche/arrêt
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© M. Merchat Gestion risque légionelles & circuits TAR – si copie merci d’indiquer la source
Conclusions
Conclusion:
gestion du risque légionelle = 1 métier
Mainteneur
Gestionnaire
technique
☺
Exploitant
Production
Traiteur d’eau
☺= Gestion risque légionelle
☺ Nécessité d’intégrer toutes les données
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Barrière Pare goutte
Schéma Merchat M. & Ricordel F, Print, n°48, 2011
Air
(aspiration)