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Comment évaluer l’efficacité d’un traitement UV par ATP-métrie ?

Le traitement UV

Principe de fonctionnement

La désinfection par UV est aujourd’hui régulièrement utilisée pour le traitement de l’eau potable. Les UV agissent sur les acides nucléiques (ADN/ARN) de la plupart des cellules (bactéries, virus, protozoaires…). Ils endommagent le matériel génétique des microorganismes les empêchant alors de se reproduire et/ou d’assurer une partie de leur fonction métabolique. On parle d’inactivation du microorganisme.

Suivant le type de microorganisme et de son état physiologique, l’inactivation aura un effet bactéricide entraînant la mort de la cellule, ou un effet bactériostatique qui entraîne un arrêt de la croissance de manière transitoire le temps que ce dernier répare son matériel génétique. Si l’UV est suffisamment puissant, il peut altérer l’intégrité membranaire entraînant la lyse immédiate de la cellule. 

Doses UV ou fluence

Cependant, les doses nécessaires varient d’un microorganisme à un autre. La dose UV ou “fluence” est le paramètre essentiel pour dimensionner une installation UV. Elle correspond au résultat de l’intensité d’émission de la lampe multipliée par le temps de contact, celui-ci étant directement dépendant du débit pour une installation hydraulique.

Le graphique ci-dessous représente l’efficacité de différentes puissances de réacteurs en fonction du débit de passage de l’eau. Les mesures sont effectuées 2h après le traitement grâce au kit d’ATP-métrie DENDRIDIAG® SW. Le graphique montre bien l’effet du débit sur la qualité du traitement UV. 

D’après la bibliographie, pour avoir une bonne efficacité sur l’ensemble des microorganismes, la dose UV doit être a minima de 40 mJ/cm². Généralement, les UV-C sont utilisés pour le traitement à une longueur d’onde de 254 nm.

Par ailleurs, plusieurs paramètres jouent sur l’efficacité du traitement UV :

  • la transmittance de l’eau,
  • la turbidité,
  • la teneur en matière organique,
  • la couleur,
  • l’encrassement des lampes (teneur en fer et en manganèse de l’eau, entartrage,… ),
  • l’épaisseur de la lame d’eau,
  • le vieillissement des lampes…

Contrairement à un traitement biocide tel que le chlore, l’UV n’a pas d’effet de rémanence. Si le matériel génétique est peu endommagé, les microorganismes ont la capacité de le réparer et peuvent alors se multiplier à nouveau. Il faut donc éviter de stocker une eau désinfectée aux UV au risque de voir l’apparition d’un développement bactérien important. Le traitement UV montre toute sa pertinence lorsqu’il est utilisé :

  • au point d’usage,
  • en complément d’autres traitements (potentialisation),
  • sur une eau très peu contaminée.

La mesure de l’efficacité du traitement UV par ATP-métrie

L’ATP-métrie quantitative mesure la quantité d’ATP présente dans les microorganismes. Il s’agit d’une mesure de la flore totale. 

Après une désinfection UV, on peut observer 3 scénarios par la mesure ATP :

  • Abattement immédiat : le réacteur UV détruit immédiatement les cellules qui libèrent leur ATP dans le milieu. L’étape de filtration sur membrane élimine alors l’ATP libre. 
  • Abattement observé 2h après le traitement : l’UV a efficacement endommagé les cellules mais n’a pas altéré leur intégrité membranaire. De ce fait, l’étape de filtration ne permet pas de les éliminer. Il est alors nécessaire d’attendre 2h que les cellules soient détruites pour observer l’effet bactéricide du traitement. 
  • Pas d’abattement observé 2h après traitement : l’UV n’a pas ou peu d’effet bactéricide. Il y a alors un risque important de recroissance si l’eau est stockée plusieurs jours. Il est donc important d’évaluer si l’UV a un effet bactériostatique. Attention, en culture, cet effet bactériostatique peut être confondu avec l’effet bactéricide. En effet, il entraîne une augmentation du temps de latence et donc une diminution ou une absence des GT22. 
Comment contrôler l’effet des UV par ATP-métrie ?

Suite à un traitement UV, prélever un litre d’eau traitée et effectuer une mesure sur l’échantillon après 2h, puis toutes les 24h pendant 3 à 4 jours. Cette étude permettra d’observer l’évolution de la biomasse dans le temps comme le montre la figure ci-contre.

Dans le cas où le traitement UV n’est pas satisfaisant, plusieurs options sont envisageables : 

  • augmenter la puissance de la lampe UV,
  • diminuer le débit de passage de l’eau, 
  • vérifier l’état des lampes ou l’encrassement des quartz, 
  • évaluer la transmittance de l’eau…

Schématisation de comportements de la biomasse après un traitement UV