Obieg kotłowy: – wody uzupełniającej,
– układu wodno/parowego,
– zładu centralnego ogrzewania.
Obieg chłodniczy: – wody chłodniczej,
– wody lodowej.
Obieg technologiczny: – wody technologicznej,
– wody odpadowej.
Obieg wentylacyjno
– klimatyzacyjny: – woda techniczna.
W wyniku eksploatacji układy wodne pracujące w zakresie temperatur do 60 0C (czyli w zakresie niskotemperaturowym) często zarastają osadami biologicznymi (biofilm). W części każdego obiegu wodnego można wydzielić jego część niskotemperaturową, czyli taką gdzie w przestrzeni wodnej mogą wystąpić sprzyjające warunki dla rozwoju życia biologicznego.
Jednolity osad biofilmu może występować w formie śliskiej warstewki lub też rozwiniętych form włóknisto – gąbczastych, porastających wewnętrzne powierzchnie rur. Osadom biologicznym towarzyszą zawsze osady pochodzenia korozyjnego i bardzo często osady mineralne utworzone z soli rozpuszczonych w wodzie. Konglomerat osadów o różnej genezie może mieć zabarwienie od jasno kremowego, aż po czarny.
Przyczepność do podłoża jest zróżnicowana i zależy od:
– charakterystyki przepływu wody,
– czasu w jakim się odkładał,
– intensywności zjawisk towarzyszących i zachodzących w środowisku wodnym.
Przyczyną wtórnego zarastania osadami biologicznymi niskotemperaturowych obiegów wodnych jest:
– niedostateczne uzdatnienie wody pod kątem normy sanitarnej,
– korozyjność wody,
– użycie niewłaściwych tworzyw konstrukcyjnych, czyli takich na których łatwo tworzy się biofilm,
– złe wykonanie obiegu wodnego z odcinkami, w których występują zastoje wodne,
– nieskuteczna profilaktyka w kierunku dezynfekcji wody.
Odkładające się osady bez względu na źródło przyczyn, zawsze stają się dogodnym biotopem do rozwoju życia mikrobiologicznego.
Bakterie z rodzaju Legionella w wodach użytkowych
Objawy kliniczne wywołane przez bakterie rodzaju Legionella
Wg danych podanych w 1999 roku przez J. Schelle’a ilość odkrytych gatunków wynosiła 34, które dzielono na 50 serotypów, z czego 17 odmian może spowodować u człowieka zachorowania. Okazuje się, że 85% zachorowań spowodowanych jest przez Legionella pneumophila serotyp 1. Legionella może powodować trzy typy zachorowań:
– legionellozę w postaci płucnej, nazwaną chorobą legionistów,
– postać pozapłucną łagodną, rzekomo grypową, nazywaną gorączką Pontiac,
– postać pozapłucną występującą jako zespół rozsianego wykrzepnięcia wewnątrznaczyniowego po zabiegach transplantacyjnych.
Ogólną charakterystykę chorób powodowanych bakteriami Legionella przedstawiono w tabeli nr 1. Natomiast objawy i częstość ich występowania w chorobie legionistów i w gorączce Pontiac przedstawiono w tabeli nr 2.
Bakterie z rodzaju Legionella żyją tylko kilka godzin. Oznacza to, że nawet jeżeli następuje podział bakterii to w tym czasie inne giną. W wyniku tego następuje osiągnięcie stanu równowagi. W porównaniu z innymi bakteriami bakterie z rodzaju Legionella rozmnażają się wolno. W idealnych laboratoryjnych warunkach (bez konkurencji ze strony innych bakterii, optymalne środowisko i pożywka, temperatura 42 0C) podwojenie liczby tych bakterii w kolonii następuje w ciągu trzech godzin. Bakterie te lubią ciepło i dlatego bardzo szybko rozmnażają się w instalacjach ciepłej wody. Wg raportu Health Care Facilities Nr 302 i 303 pod redakcją Freije’a, zdolność bakterii z rodzaju Legionella do rozmnażania ściśle można powiązać z temperaturą środowiska wodnego w którym bytują.
– temperatura poniżej 20 stopni celcjusza – bakterie mogą przeżywać bez możliwości rozmnażania do 1 roku,
– temperatura w zakresie 35-46 oC – idealny zakres dla rozmnażania,
– temperatura powyżej 50 oC – bakterie przechodzą w stan bez możliwości namnażania,
– temperatura 55 oC – bakterie giną w ciągu 5-6 godzin,
– temperatura 60 oC – bakterie giną w ciągu 32 minut,
– temperatura 66 oC – bakterie giną w ciągu 2 minut.
Należy mieć jednak na uwadze, że w przypadku kiedy bakterie bytują w komórkach glonów mogą namnażać się nawet w temperaturze sięgającej 67 0C.
Występowanie bakterii typu Legionella w obiegach wodnych
Biotopem bakterii rodzaju Legionella jest biofilm tworzący się na powierzchni rur, instalacji i zbiorników wodnych. Substancje niezbędne do wzrostu bakterie te pobierają z żywych lub obumarłych bakterii heterotroficznych, promieniowców, grzybów i glonów Najczęściej spotykane skupiska bakterii w sztucznych obiegach wodnych w ilościach niebezpiecznych dla człowieka to:
– wanny i baseny z hydromasażem,
– natryski z prysznicami,
– podgrzewacze wody ciepłej,
– wieże chłodnicze,
– skraplacze wodno rurkowe,
– komory zraszania,
– urządzenia klimatyzacyjne,
– instalacje balneotechniczne,
– fontanny,
– turbiny stomatologiczne.
Zakażenie następuje drogą wziewną, z powietrza zanieczyszczonego bakteriami z rodzaju Legionella. Bakterie te dostają się do pęcherzyków płucnych wraz z aerozolem o średnicy cząstek poniżej 5 μm. Przeżywalność bakterii z rodzaju Legionella w aerozolu wzrasta wraz ze wzrostem wilgotności. Przy wilgotności od 30 do 80% wynosi odpowiednio od 3 do 15 minut. Żywe komórki Legionella wykryto w aerozolu powietrznym w odległości 3,2 km od wieży chłodniczej.
Bezpieczne instalacje wodne to takie, w których stwierdza się ilość jednostek tworzących kolonie (jtk) bakterii z rodzaju Legionella w ilości nie przekraczającej 200-1000 jtk/dm3. W wyniku eksperymentu otrzymano 5.838 próbek z instalacji wodnych szkół, szpitali, browarów, hoteli z następujących miejsc: ujęć wody, rur wody pitnej, podgrzewaczy wody, wież chłodniczych, nawilżaczy powietrza, kabin natryskowych, itp. Zebrane dane przedstawiono w tabeli nr 3.
Metody zapobiegania rozwoju bakterii typu Legionella w obiegach wodnych.
Metody które prowadzą do zapobieżenia możliwości namnażania bakterii rodzaju Legionella w obiegach wodnych można sprowadzić do następujących grup:
– metody fizyczne,
– metody chemiczne,
– metody techniczne.
W zależności od norm i wytycznych, które obowiązują w zakresie wymogów co do parametrów fizyko-chemicznych jakie musi spełnić woda przeznaczona na różne cele stosuje się odpowiednie metody ograniczające możliwość rozwoju mikroorganizmów.
Metody zapobiegania rozwoju Legionelli w obiegach wody pitnej
Podstawowym zagadnieniem jest zaprojektowanie instalacji wody pitnej zgodnie z wymaganiami normy DIN 1988 część 3, w Polsce obowiązuje w tym zakresie norma PN-92/B-01706. Praktycznie wytyczne sprowadzają się do następujących postulatów:
– temperatura c.w.u. w najdalej położonych od podgrzewacza lub wymiennika ciepłej wody elementach instalacji nie może być niższa niż 55 0C,
– temperatura c.w.u. na wyjściu z urządzenia grzewczego nie może być niższa od 60 0C,
– instalacje c.w.u. w których skład wchodzi zbiornik o poj. 400 dm3, a objętość wodna przewodów rurowych wynosi ponad 3 dm3 musi być wyposażona w —
– przewód cyrkulacji c.w.u., zawory mieszające, dodatkowe obiegi wodne likwidujące martwe odcinki przewodów rurowych,
– instalacje rur z.w. muszą być izolowane termicznie od instalacji c.w.u. celem uniemożliwienia wzrostu temperatury ponad 20oC,
– stosowanie w obiegach c.w.u. materiałów instalacyjnych takich jak: rury miedziane, rury ocynkowane, dopuszcza się rury PEX. Nie dopuszcza się stosować –
– zwykłych rur z PE, elementów gumowych ponieważ tworzy się na ich powierzchniach biofilm,
w celach dezynfekcji instalacji dopuszcza się następujące metody:
– szokowa dezynfekcja termiczna (przez okres 3 min 70 oC),
– dezynfekcja chemiczna roztworami podchlorynu sodowego (np. 4 mg Cl2/dm3 w temp. 60 oC przez 30 minut),
– dezynfekcja ozonem (dawka 0,1-0,3 μg/dm3 w czasie 5 minut),
– dezynfekcja wodą utlenioną (dawka 1000 μg/dm3 w czasie 30 minut),
– dezynfekcja promieniami UV (dawka D10 600 mJ/cm2 przy emisji fali o długości 265 nm).
Metody zapobiegania rozwoju Legionelli w obiegach wody kotłowej
Ze względu na to, że woda w obiegach kotłowych jest podgrzewana do temperatury powyżej 70oC, to zagrożenie powstawania biofilmu w tej części instalacji praktycznie nie występuje. W takich przypadkach woda, lub para technologiczna z natury rzeczy jest aseptyczna. Problemem pośrednim jest możliwość rozwoju mikroorganizmów w części obiegu kotłowego, w której następuje przygotowanie wody uzupełniającej.
Największe kłopoty z prawidłową eksploatacją ujawniają się w urządzeniach do uzdatniania wody, takich jak:
– filtry ochronne (włókninowe, workowe, z węglem aktywowanym),
– wymienniki jonitowe,
– urządzenia membranowe (mikrofiltracji, nanofiltracji, odwróconej osmozy).
Obrastanie powierzchni wkładów filtracyjnych biofilmem powoduje przyśpieszony wzrost oporów hydraulicznych i utratę własności filtracyjnych i sorbcyjnych.
Mikrobiologiczne obrosty ze swej natury są niestabilne i mogą w sposób niekontrolowany pojawić się na wypływie do urządzeń jonitowych lub membranowych.
Złoża jonitowe (np. w zmiękczaczach) są środowiskiem sprzyjającym do namnażania mikroorganizmów. Spowodowane jest to przez znaczne rozwinięcie powierzchni w złożu jonitowym. Stosowanie do regeneracji nawet tak agresywnych regenerantów jak:
– 7%-owy roztwór kwasu solnego (HCl) do regeneracji silnie kwaśnego kationitu lub słabo kwaśnego kationitu,
– 7%-owy roztwór wodorotlenku sodowego (NaOH) do regeneracji silnie zasadowego anionitu,
nie są w stanie uchronić złóż jonitowych przed bakteryjnym zakażaniem. W procesie zmiękczania wody z wykorzystaniem silnie kwaśnego kationitu regenerowanego 10%-owym roztworem solanki (NaCl) możliwość zakażenia jonitu jest jeszcze wyższa. Praktycznie jedyną dopuszczalną skuteczną metodą odkażenia jonitu jest przemywanie roztworami kwasu nadoctowego. Proces odkażania należy prowadzić roztworem 5-2%-owym przez 2-4 godziny.
Podczas eksploatacji urządzeń do uzdatniania wody technikami membranowymi spotyka się przypadki zakażania membran. Zanieczyszczenie biofilmem pogarsza parametry pracy modułów (wzrost ciśnienia transmembranowego, możliwość perforacji membran), a w przypadku technik mikrofiltracji, nanofiltracji możliwe jest zakażenie filtratu. Na rynku spotyka się wiele preparatów do dezynfekcji zawierających np. nadtlenek wodoru i kwas nadoctowy – stosuje się w stężeniu 0,1-0,3 % przez minimum 45-15 minut.
Metody zapobiegania rozwoju Legionelli w obiegach wody chłodniczej
W obiegach wód chłodniczych istnieją korzystne warunki dla namnażania bakterii i powstawania biofilmu. Bezpośrednio ma to związek z podwyższonymi parametrami takimi jak: temperatura wody (powyżej 300C), odczyn pH (6,8 – 8,5), stężenie rozpuszczonych w wodzie tlenu i dwutlenku węgla oraz światło słoneczne. W tych warunkach następuje wzmożony rozwój pierwotniaków, glonów, grzybów i bakterii. Przy projektowaniu i eksploatacji instalacji chłodniczych należy stosować się do następujących reguł:
– odpowiednio uzdatniać wodę uzupełniającą pod względem:
– składu chemicznego,
– własności korozyjnych,
– dozowania preparatów bakteriobójczych,
– zanieczyszczeń mechanicznych.
– do konstrukcji obiegów wodnych używać materiałów na powierzchniach których trudno powstaje biofilm,
– stosować okresowo:
– odszlamianie instalacji i zbiorników,
– chemiczną renowację instalacji poprzez chemiczne czyszczenie.
Ze względu na fakt, że usunięcie biofilmu jest zwykle bardzo trudne to należy dochować starannych działań zmierzających do zminimalizowania czynników od których zależy jego rozwój. Podstawowym działaniem jest kontrola jakości wody cyrkulacyjnej. Z tego powodu do obiegu wody chłodniczej zaleca się dozowanie inhibitorów korozji. Woda cyrkulacyjna winna posiadać szczątkową twardość w zakresie 4 – 6 st. niemieckich (on) w celu stabilizacji agresywnego CO2. Pamiętać należy, że żelazo z wody zasilającej układ, lub z procesów korozji sprzyja rozwojowi bakterii Legionella. W celu zabezpieczenia obiegu wody chłodzącej przed zarastaniem osadami mineralnymi (typu kamień wodny) należy układ wyposażyć w automatyczny zestaw do odsalania. Parametrem sterującym automatyką jest przewodność właściwa wody.
Dla zabezpieczenia obiegu chłodniczego przed rozwojem mikroorganizmów stosuje się biocydy oparte na związkach chloru lub bromu o takiej dawce, aby stężenie wolnego chloru i bromu w wodzie na powrocie wynosiło od 0,5 do 1,0 mg/dm3. W przypadku wykrycia zakażenia obiegu chłodniczego bakteriami Legionella pneumophila serotyp 1 w liczbie powyżej 100 jtk/dm3 należy przeprowadzić zabieg dezynfekcji. W tym celu cyrkuluje się przez 6 godzin wodę, w której zawartość wolnego chloru wynosi minimum 5 mg/dm3 (przy pH powyżej 8 stężenie wolnego chloru należy podnieść do 15-20 mg/dm3). Po tym okresie wodę należy spuścić i przystąpić do ręcznego czyszczenia. Podczas czyszczenia należy unikać sytuacji grożących możliwością wytworzenia wodnego aerozolu. Ekipa czyszcząca musi być wyposażona w ubrania ochronne i maski. Po zabiegu czyszczenia układ napełnia się wodą o zawartości chloru 5-15 mg/dm3 i prowadzi cyrkulację przez 6 godzin przy wyłączonych wentylatorach. Po spuszczeniu wody i osuszeniu instalacji obieg napełnia się wodą uzdatnioną z dodatkiem inhibitorów korozji i eksploatacyjną dawką preparatów bakteriobójczych.
Metody zapobiegania rozwoju Legionelli w obiegach wody wentylacyjno – klimatyzacyjnej
Dla zapewnienia odporności instalacji przed korozją oraz uniemożliwienie tworzenia się osadów m.in. biologicznych, należy odpowiednio uzdatnić wodę. W technice klimatyzacyjnej stosuje się dwa podstawowe typy nawilżaczy powietrza, a mianowicie nawilżacze ultradźwiękowe i atomizery oraz nawilżacze parowe. Pierwsze wymagają wody całkowicie zdemineralizowanej- metodą jonitową lub odwróconej osmozy. Natomiast dla nawilżaczy parowych określa się zakres zasolenia wody w granicach 50 – 1500 μS/cm. Jednak prawidłowo uzdatniona (odsolona) woda nie gwarantuje bezpieczeństwa mikrobiologicznego powietrza. Stosowanie nawilżaczy parowych daje większe bezpieczeństwo mikrobiologiczne, gdyż wytwarzana para jest sterylna. Warunkiem zapewnienia czystości mikrobiologicznej instalacji klimatyzacyjnej jest takie jej wykonanie, aby nie powstawały rozlewiska wodne w kanałach wentylacyjnych. W wyniku wytrącania osadów na ściankach kanałów powstają idealne warunki do wzrostu mikroorganizmów. Do zanieczyszczeń przewodów wentylacyjnych można zaliczyć:
– cząsteczki pyłów,
– cząsteczki organiczne zawierające: bakterie, wirusy, grzyby i pleśnie, pyłki roślinne, zarodniki, roztocza, pierwotniaki,
– lotne substancje organiczne.
W momencie przedostania się powyższych zanieczyszczeń do powietrza w klimatyzowanych pomieszczeń osoby tam przebywające są narażone na ich działanie toksyczne, drażniące i alergiczne. Bakterie z rodzaju Legionella, przedostając się w aerozolu do pomieszczeń, mogą wywołać choroby. Technicznymi metodami chroniącymi powietrze pomieszczeń klimatyzowanych przed zanieczyszczeniem są:
– prawidłowo wykonana instalacja klimatyzacyjna,
– filtry mechaniczne aseptyczne instalowane na wyrzutniach powietrza z kanałów wentylacyjnych,
– konserwacja urządzeń i kanałów,
– okresowa, rutynowa dezynfekcja kanałów wentylacyjnych.
MARCOR – profesjonalne uzdatnianie wody
urządzenia, preparaty, serwis
www.marcor.com.pl
Bibliografia dostępna u autorów.