Polymer materials in contact with drinking water: evaluation of bacterial growth stimulation with a dynamic testing approach

Matériaux polymères en contact avec l’eau potable : évaluation de la stimulation de croissance bactérienne par une approche de test dynamique

VIVAQUA, Water Quality Department, 764 Chaussée de Waterloo, 1180 Brussels, Belgium

^* Corresponding author: eric.chauveheid@vivaqua.be

Received: 17 May 2010
Accepted: 5 November 2010

Abstract

A dynamic rig test is applied for the evaluation of organic materials in contact with drinking water. The rig test submits only the inner surface of the material to the contact water, under unfavourable conditions created by a long stagnation period (23 h) followed by a controlled flowing regime (1 h). When applied to several polymer materials (uPVC, PEX, PE), the dynamic test rig shows a good repeatability and a great sensitivity for microbiological parameters, allowing an easy discrimination of polymer materials towards microbiological growth. Under these dynamic conditions, materials promoting bacterial growth enhance suspended heterotrophic bacteria by at least a factor 10 when compared to their endogenous concentration in the contact water. On the other hand, materials less prone to bacterial growth show a much lower enhancement of suspended heterotrophic bacteria, less than a factor 5 when compared to their endogenous concentration in the contact water. The long term results show a deterioration of the bacteriological quality of the water for polyethylene materials, but some of these (PE 80, PEX) behave similarly to uPVC, well-known for its poor enhancement of bacterial growth. These unexpected results for some polyethylene materials show that our dynamic rig test can lead to other conclusions concerning bacterial growth from those obtained with the static testing conditions usually recommended. Moreover, the proposed dynamic rig test allows the simultaneous evaluation of the migration (of organic compounds and metals) and also of the degradation of the water quality characterized by global or organoleptic parameters.

Résumé

Un banc d’essai dynamique est utilisé pour l’évaluation des matériaux polymères en contact avec l’eau potable. L’installation soumet exclusivement la surface interne du matériau à l’eau de contact, dans des conditions défavorables générées par une longue période de stagnation (23 h) suivie d’un écoulement contrôlé (1 h). Ce test dynamique appliqué à différents matériaux polymères (uPVC, PEX, PE) montre une répétabilité acceptable et une grande sensibilité pour les paramètres microbiologiques, ce qui permet de différencier aisément le comportement des matériaux polymères par rapport au développement bactérien. Dans ces conditions dynamiques, les matériaux favorisant la croissance bactérienne provoquent un accroissement des bactéries hétérotrophes en suspension d’au moins un facteur 10 par rapport à leur concentration endogène dans l’eau de contact. Par contre, les matériaux peu propices au développement bactérien induisent un accroissement nettement plus faible des bactéries hétérotrophes en suspension, d’un facteur inférieur à 5 par rapport à leur concentration endogène dans l’eau de contact. Les résultats à long terme confirment une dégradation de la qualité bactériologique de l’eau pour les matériaux polyéthylènes, mais certains d’entre eux (PE 80, PEX) se comportent de manière similaire au matériau uPVC, réputé comme peu favorable au développement bactérien. Ces résultats inattendus pour certains polyéthylènes suggèrent que notre test dynamique peut conduire à des conclusions différentes concernant la croissance bactérienne de celles issues des tests statiques généralement proposés. De plus, cette installation de test dynamique permet d’évaluer simultanément la migration (de composés organiques et des métaux) ainsi que la dégradation de la qualité de l’eau mesurée par des paramètres globaux ou organoleptiques.