Désinfection de l'eau – partie 2 : Prétraitement de l'eau avant la désinfection

Lorsqu'il est question de la qualité de l'eau, on pense souvent, d'emblée, aux propriétés chimiques telles que l'alcalinité, les éléments minéraux, le pH, etc. Ces renseignements sont importants pour déterminer les taux d'injection d'acide et pour choisir les engrais qui conviennent le mieux à une source d'eau en particulier. Mais ce n'est pas tout. L'eau contient des matières en suspension, comme du sable et de la terre, et si l'eau est recyclée, elle peut aussi contenir de la tourbe et du substrat. L'eau a aussi une composante biologique qui inclut plusieurs types de bactéries, de champignons, d'algues et d'autres organismes. La plupart de ces microorganismes sont bénins ou même, dans certains cas, bénéfiques pour les plantes. Par contre, certains peuvent être pathogènes, comme le Pythium. Ainsi, il peut être nécessaire de désinfecter l'eau d'irrigation afin d'éliminer ces organismes pathogènes causant des maladies racinaires, particulièrement avec l'eau recyclée et l'eau provenant d'un étang, d'une rivière ou d'un lac.

Avant de procéder à la désinfection de l'eau, les matières en suspension totales, la chimie de l'eau et la charge biologique dans le système d'arrosage doivent être considérées, car elles ont un impact sur l'efficacité des désinfectants et des systèmes de désinfection. Par conséquent, une source d'eau pourrait nécessiter un prétraitement pour ajuster ces propriétés pour que le système de désinfection de l'eau ait un maximum d'effet sur les contaminants pathogènes transmis par l'eau.

Matières en suspension totales

Les matières en suspension sont des particules solides qui flottent dans une source d'eau. Le type de matières et la quantité dépendent de la provenance de la source d'eau. Les sources d'eau municipales et l'eau des puits sont relativement propres et contiennent un faible pourcentage de matières en suspension totales, principalement du sable et de la terre. Souvent, ces sources d'eau sont assez propres qu'il n'y a aucun besoin de les filtrer pour enlever les solides. L'eau provenant d'un étang, d'une rivière ou d'un lac contient souvent du sable, des matières animales et végétales en décomposition, des algues et des microorganismes, ce qui fait que son pourcentage de matières en suspension totales est plus élevé, et il est donc plus important de filtrer ce type d'eau. Toutefois, l'eau recyclée et emmagasinée dans des réservoirs sous-terrains ou bien dirigée vers des étangs est habituellement le type d'eau ayant le pourcentage de matières en suspension totales le plus élevé. En effet, elle peut contenir du substrat, de la tourbe, des algues, des microorganismes et possiblement du sable et de la terre.

Il est important de connaître la quantité de matières en suspension totales dans l'eau puisque des niveaux élevés vont obstruer plus rapidement les goutteurs, les tubes en spaghetti et les équipements. Aussi, les matières en suspension nuisent au travail des désinfectants, les rendant ainsi moins efficaces à éliminer les organismes pathogènes. Pour pallier cette situation, il faut soit augmenter les taux d'application des désinfectants ou filtrer l'eau avant la désinfection. Le taux de matières en suspension totales ne devrait pas dépasser le taux maximum recommandé par l’Agence de protection de l’environnement (EPA) aux États-Unis, soit 20 mg/L d'eau.

Les matières en suspension brouillent l'eau, réduisant la clarté et la transmission de la lumière. Cela pose problème si l'eau est désinfectée au moyen de radiations UV. Si les radiations n'atteignent pas certaines sections, celles-ci ne seront pas désinfectées. Pour que la désinfection par radiations UV soit efficace, l'eau devrait avoir un taux de transmission des rayons UV d'au moins 75 %.

Propriétés chimiques

Les propriétés chimiques qui influencent l'efficacité de certains systèmes de désinfection de l'eau incluent le pH et les sels solubles. Le pH de l'eau devrait idéalement être en-dessous de 7.5 puisque cela peut réduire l'activité du chlore généré par les injecteurs de chlore ainsi que la solubilité du cuivre provenant des unités d'ionisation du cuivre. L'eau avec un pH au-dessus de 7.5 nécessitera l'injection de taux plus élevés de chlore ou de cuivre pour compenser pour l'immobilisation due au pH élevé de l'eau. Une meilleure solution consiste à injecter de l'acide dans l'eau pour réduire son pH à 7 ou moins, pour qu'il y ait peu d'immobilisation. Même les sources d'eau dont l'alcalinité est très faible (<50 ppm CaCO₃) peuvent avoir un pH au-dessus de 7.5, et oui, l'injection d'acide est toujours requise pour réduire le pH de l'eau lorsqu'on utilise des générateurs de chlore ou des unités d'ionisation du cuivre.

La quantité de sels solubles dans l'eau influence aussi l'efficacité de l'ionisation du cuivre. Si la conductivité électrique de l'eau est en-dessous de 0.2-0.3 mmhos/cm, trop peu d'ions de cuivre sont générés par un système d'ionisation cuivre pour s'attacher aux pathogènes, algues et autres microorganismes et les éliminer. Si la conductivité électrique d'une source d'eau peut descendre en-dessous de 0.2-0.3 mmhos/cm, alors il faut trouver des systèmes qui peuvent gérer ces baisses ou considérer l'utilisation de plaques d'ionisation avec de plus grandes surfaces. Il faut aussi garder en tête que la fluctuation de la conductivité électrique de l'eau affecte la quantité de cuivre fournie. Plus la conductivité électrique fluctue, plus la quantité de cuivre fournie est inconstante.

Si les sels solubles de l'eau sont élevés (>1.0 mmhos/cm), ils rendent les oxydants (chlore, peroxygène activé, ozone, etc.) inefficaces. Par conséquent, les taux d'application d'oxydants doivent être augmentés pour désinfecter l'eau adéquatement.

Propriétés biologiques

L'eau contient des bactéries, des algues et des champignons. Sans grande surprise, cette charge microbienne est très élevée dans l'eau recyclée ainsi que dans l'eau provenant des étangs, des rivières et des lacs. L'eau des puits et les sources d'eau municipales ont des charges microbiennes moins élevées. Si l'eau a une charge microbienne élevée, cela peut rapidement mener à l'accumulation de biofilm dans les conduites d'eau, les tubes en spaghetti et les goutteurs, ce qui peut les obstruer. Le biofilm sert également de « réservoir » pour les algues et d'autres microorganismes qui peuvent rapidement peupler les murs et les planchers d'une serre ainsi que la surface des substrats. 

Pour déterminer les propriétés biologiques de l'eau, faites compter la quantité totale de bactéries aérobies. Il est préférable d'avoir moins de 10 000 unités formant une colonie par millilitre d'eau. Même si ce ne sont pas tous les microorganismes dans l'eau qui sont des bactéries aérobies, leur population reflète généralement la population des autres microorganismes dans l'eau. Donc, si le taux de bactéries aérobies est élevé, il en est de même pour les populations des autres microorganismes.

Tel que mentionné, la plupart des microorganismes dans l'eau sont sans danger ou même bénéfiques. Par contre, certains peuvent être pathogènes. La désinfection de l'eau pour éliminer les organismes pathogènes va aussi éliminer tous les autres microorganismes présents dans l'eau. Si la charge microbienne dans l'eau est élevée, alors il faut utiliser plus de désinfectant pour compenser. Par exemple, dans le cas de la désinfection par le chlore, la plupart des pathologistes sont d'avis que 2 ppm de chlore libre dans l'eau viendront à bout du Pythium et du Phytophthora. Pour avoir 2 ppm de chlore libre dans l'eau, il faut ajouter plus de chlore pour éliminer les microorganismes présents dans l'eau, et pour compenser pour la perte due aux matières organiques solides flottant dans l'eau et possiblement au pH élevé de l'eau.

Bref, avant de procéder à la désinfection de l'eau, il est souvent nécessaire de la nettoyer, selon la méthode de désinfection utilisée. La première étape pour la plupart des systèmes de désinfection, si requis, est de réduire les matières dissoutes totales en filtrant l'eau. Mesurez les matières dissoutes totales et, si vous désinfectez par radiations UV, vérifiez aussi la transmission des radiations dans l'eau. Si ce n'est pas suffisant, alors il faut filtrer davantage. Ensuite, vérifiez le pH de l'eau; il est préférable qu'il soit en-dessous de 7.5. Enfin, si l'eau contient une population microbienne élevée, il se pourrait que vous ayez à faire un traitement choc de votre système d'irrigation pour enlever le biofilm qui a pu s'accumuler. Cela aidera à réduire la population microbienne globale.

Dans le dernier article sur la désinfection de l'eau, nous discuterons des avantages et désavantages de chaque type de système de désinfection de l'eau et nous verrons lequel convient le mieux à votre système d'irrigation. N'oubliez pas qu'aucun système de désinfection de l'eau ne convient à toutes les situations.

Sources :

• Meador, D.P. and P.R. Fisher. 2011. "Ready Research Results: How dirty is your water?" Greenhouse Grower, Jan 2011:62-63
• C.C. Powell. 2001. "Are Your Plants Drinking Dirty Water?" Grower Talks 79(7)
• Wick, R.L., P.R. Fisher, and P.F. Harmon. 2011. "Biology of waterborne pathogens." OFA Bulletin Mar/Apr 2011 14-16