Développement d'un modèle d'analyse des risques microbiologiques (QMRA) permettant le choix de combinaisons de procédés les plus sécuritaires

L'Analyse Quantitative du Risque Microbiologique (QMRA) est la méthode la plus largement utilisée pour la prédiction et l'évaluation des risques d'infection associés aux pathogènes microbiens présents dans l'eau. Son application systématique fournit une base scientifique d'aide à la décision en gestion des risques, permet de hiérarchiser les priorités d'intervention et de s'assurer que le système en question produit une eau saine qui répond aux exigences fixées en santé publique. Les dernières directives internationales sur la qualité d'eau potable favorisent l'intégration d'un cadre préventif (de la source au robinet) pour évaluer et contrôler la sûreté de l'eau potable. Présentement, les traitements aux deux usines de production d'eau potable de la Ville de Montréal : Charles DesBaillets et Atwater, ne permettent pas toujours de respecter le Règlement sur la Qualité de l'Eau Potable du Québec (2005). En effet, la chloration seule à l'usine Atwater ne constitue pas une barrière pour Cryptosporidium et l'efficacité de l'ozonation à l'usine Charles DesBaillets varie avec la variation de la température de l'eau. Pour renforcer les barrières de traitement, de nouveaux procédés devront être implantés aux deux stations de traitement. L'objectif principal de cette étude est le développement d'un modèle Monte Carlo, basé sur l'approche QMRA, dans le but d'évaluer les risques relatifs d'infection associés à la présence de Cryptosporidium et de Giardia dans l'eau potable. La spécificité de ce modèle est l'intégration et l'analyse de l'utilisation des données SCADA afin de tenir compte du fonctionnement réel de différents procédés de traitement. Le modèle développé permet : a) l'évaluation de l'impact de différentes approches de modélisation des paramètres d'entrée du modèle sur le risque estimé (occurrence des parasites, performance du traitement), b) la comparaison de différents scénarios de traitement sur la base de la réduction du risque d'infection, et c) l'évaluation de l'impact des périodes d'arrêt de l'ozonation et de la désinfection UV sur le risque estimé. D'après les simulations Monte Carlo réalisées, l'occurrence des parasites à l'eau brute semble être mieux décrite par une distribution mixte, soit log — Normale pour les concentrations supérieures à la limite de détection (> DL) et uniforme pour les concentrations sous la limite de détection (< DL). Le choix de l'approche de modélisation du traitement physique (filtration directe et traitement conventionnel) et de la méthode de calcul de l'inactivation des parasites par ozonation influencent significativement les risques estimés. Pour les procédés de filtration, le risque d'infection par Cryptosporidium montre des différences assez importantes selon l'approche de modélisation considérée. Les trois approches évaluées étaient : 1 'ère approche : log parasites = log spores; Teng approche : log parasites = 1,7 x log spores et la 3ème approche : log parasites est fonction de la turbidité. Les résultats obtenus indiquent une sous estimation majeure du risque par la deuxième approche (1,58E-05 en risque moyen) comparée aux deux autres (1,97E-03 et 9,33E-03 en moyenne pour la première et la troisième approche respectivement). Basé sur les données SCADA, le calcul de CT effectué en usine sous estime le risque comparé au calcul détaillé, qui prend en considération les périodes d'arrêt (10,4%) et de disfonctionnement identifiées en usine (1,46E-03 vs 3,93E-02 en risque moyen). L'application du modèle aux deux usines de la Ville de Montréal a permis d'évaluer différents scénarios de filières de traitements sur la base de la réduction du risque d'infection. Les traitements considérés sont : la filtration directe sans coagulation, la filtration directe avec coagulation optimale et sub-optimale, le traitement conventionnel (coagulation- décantation- filtration), l'ozonation, la chloration et la désinfection aux rayons UV. Selon le modèle, les traitements actuels des usines Charles DesBaillets (filtration directe, chloration et ozonation) et Atwater (filtration directe et chloration) présentent un risque relatif d'infection par Cryptosporidium et par Giardia plus élevé que le risque acceptable proposé par l'USEPA (1/10 000). À l'usine Charles DesBaillets, l'impact de l'ozonation sur l'inactivation de Cryptosporidium est minimal, particulièrement en eaux froides. L'implantation des UVs, comme nouvelle technologie, avec la filtration directe assistée chimiquement réduirait le risque d'infection par Cryptosporidum et par Giardia à de très faibles niveaux. L'impact des périodes d'arrêt de traitement (0,1% ; 1,0% et 5%) sur le risque d'infection a également été évalué. Des temps d'arrêt supérieurs à 0,1% de la désinfection UV ont un effet significatif sur le risque comparé à l'ozonation où un arrêt de 1% peut être jugé acceptable. Les résultats obtenus montrent l'utilité de l'approche QMRA pour évaluer les avantages relatifs de divers procédés de traitement. Les données présentées fournissent un bon exemple d'un modèle simplifié de QMRA qui peut être employé pour comparer les réductions relatives de risque de divers scénarios de traitement. Les résultats soutiennent également le concept des barrières multiples pour réduire au minimum les risques globaux pendant le fonctionnement normal et les périodes d'arrêt provisoires de différentes filières de traitement. Finalement, les valeurs de risques relatifs produites par le modèle apparaissent très élevées en considération de l'évidence épidémiologique (même si partielle et incomplète) dont on dispose. Même en considérant que les valeurs de risques d'infections ne se traduisent pas directement en nombres de cas rapportés, les écarts entre les résultats de simulation et le nombre de cas de Cryptosporidiose déclarés suggèrent une surestimation du risque.