DÁVKOVÁNÍ A DEZINFEKCE GRUNDFOS ALLDOS Směrnice pro eliminaci legionely pomocí generátoru oxidu chloričitého Oxiperm Pro
Obsah Co jsou to legionely? Co způsobují legionely? Kde se vyskytují legionely? Jakou odpovědnost nesou provozovatelé systémů zásobování vodou? Jaké jsou způsoby eliminace legionely? Proč se volí právě metoda dezinfekce oxidem chloričitým? Jaká jsou pravidla pro dezinfekci pitné vody oxidem chloričitým? Jak pracuje Oxiperm Pro? Kde se instaluje Oxiperm Pro? Jaké jsou možnosti instalace? Jak lze zajistit úspěšnou eliminaci mikrobiální kolonizace. Preventivní dezinfekce vs. pravidlo minimalizace (DVGW) 2 2 3 4 5 6 6 7 7 8 11 11 Základní pojmy Co jsou to legionely? Legionella pneumophila bakterie spojená s 90% všech případů výskytu tzv. legionářské nemoci - je tyčinková bakterie čeledi Legionellaceae. Tato čeleď se dále dělí na řadu seroskupin (obvykle 1 16). V současné době je známo minimálně 37 druhů legionely a jiné bakterie, jako např. L.mictadei a L. feelei, se rovněž dávají do souvislosti s obdobnými onemocněními. K eliminaci legionel je nutno podnikat zvláštní opatření, neboť tyto bakterie se mohou přizpůsobovat podmínkám, které jsou pro mnoho jiných organismů zhoubné, a jsou většinou odolné proti biocidům. Obr. 1: Legionella pneumophila pod mikroskopem Co způsobují legionely? Legionely jsou škodlivé lidskému zdraví, když jsou ve větších koncentracích, šíří se v aerosolech (drobné kapénky ve sprchách, v klimatizačních zařízeních apod.) a jsou pak vdechovány. V takových případech stačí k vyvolání infekce u osob se sníženou imunitou, např. po chřipce, při specifické léčbě atd., nelze však zcela vyloučit i u zcela zdravých lidí při krátkodobém kontaktu. Po inkubační době 2 10 dnů způsobují legionely (zejména pak Legionela pneumophila) speciální formu zápalu plic (Legionelózu),, slabší formou je tzv. pontiacká horečka. Podle odhadů Německého spolkového statistického úřadu onemocní v Německu legionelózou každoročně 25.000 až 30.000 lidí. U lidí s oslabenou imunitou (starší lidé trpící jinými chorobami, kuřáci, atleti po absolvování soutěžních disciplin) může mít toto onemocnění smrtelné následky, pokud není léčeno hned v prvních čtyřech dnech. K infikování dochází vdechnutím jemné vodní mlhy (aerosolů) vznikající při vypouštění vody z kohoutků. Je důležité si uvědomit, že definice pitné vody v tomto kontextu sahá daleko za oblast použití vody jako nápoje nebo k přípravě pokrmů. 2000 úmrtí 1500 úmrtí 1000 úmrtí 500 úmrtí 0 Vztahující se k dopravě* *věk 18-25, 1996 Onemocnění související s legionelou Obr. 2: Počet úmrtí v důsledku dopravních nehod a úmrtí způsobených legionelami v Německu v roce 1996 2
Základní pojmy Kde se vyskytují legionely? Přirozeným prostředí pro výskyt legionely je mikroflóra v řekách, jezerech a ve spodní vodě, kde se však nacházejí jen v malém množství. Do podmínek, které přispívají k růstu počtu legionely, lze zařadit takové faktory jako teplota v rozsahu 20 až 50 C a zdroj živin zejména jiné látky biologického původu nebo usazeniny koroze či vodního kamene. Legionely se dostávají různými cestami z povrchové vody do rozvodné sítě pitné vody ještě před její úpravou ve vodárně. V obecné rovině jsou pro rozmnožování legionely ideální teplovodní systémy s nízkým průtokem, úseky potrubí se stagnujícím průtokem nebo špatně udržované výměníky. Legionely se množí spontánně při teplotách 30 až 50 C a přežívají v biofilmech, ve kterých nacházejí ochranu proti většině chemických dezinfekčních prostředků a všem způsobům dezinfekce, při nichž se nepoužívají chemikálie. Biofilm tvoří hlavně smíšené kolonie mikroorganismů (baktérií, řas, plísní a prvoků), které jsou spolu navzájem spojeny, avšak lnou k jedinému substrátu a jsou zcela nebo částečně integrovány do polymerické organické masy (slizu) extracelulární polymerické substance [EPS] vytvářené organismy. Tento gelovitý film poskytuje ideální podmínky tedy živiny a ochranu pro permanentní kontaminaci pitné nebo procesní vody patogenními mikroorganismy jako jsou pseudomonády, plísně, mykobakterie, virální patogeny a zejména bakterie legionely. Obr. 3: Legionely v biofilmu Legionely se rovněž reprodukují po tisících v amébách, které fungují jako hostitelé do doby, kdy jsou tekoucí vodou vypuzeny z biofilmu. Jestliže se tyto améby dostanou z vody přes sprchovou hlavici nebo kohoutek, způsobí pokles tlaku, jenž způsobí, že tělo hostitele praskne a uvolní tak desítky tisíc legionel. Takto vzniklé aerosoly pak vdechují lidé s výše popsanými následky. Obr. 4: Améba hartmannella vermiformis naplněná bakteriemi Legionela pneumophila Pokud jsou naplněny oba tyto faktory tedy příznivé podmínky pro růst legionely a vytváření inhalovatelných aerosolů s vodními kapénkami o velikosti mezi 3 a 5 μm stávají se tyto soustavy potenciálními rizikovými zdroji: Systémy zásobování teplou a studenou vodou, v nichž jsou použity výpustné kohouty a sprchy, domácností, hotelů, domovů pro seniory, sportovních zařízení atd. Chladicí věže. Klimatizační soustavy s vodní náplní nebo zvlhčovače vzduchu. Jiná zařízení a soustavy, které dopravují vodu při teplotách, které mohou překročit 20 C, a při používání této vody může vznikat vodní pára. Jako příklad lze uvést vířivé lázně, lázeňské koupele, malé dekorační fontány a rozprašovací nátěrové komory. 3
Legislativa a směrnice Jakou odpovědnost nesou provozovatelé systémů zásobování vodou? Mezinárodní organizace, legislativa a směrnice: WHO (World Health Organisation) Guidelines for Drinking Water Quality (2004) WHO (Světová zdravotnická organizace) Směrnice pro jakost pitné vody (2004) WHO Guidelines for Safe Recreational Water Environments (2006) WHO Směrnice pro prostředí pro nerizikovou rekreaci u vody (2006) WHO Guide to Ship (and Hotel) Sanitation (2007) WHO Směrnice pro sanitární zabezpečení lodí (a hotelů) (2007) Evropské organizace, legislativa a směrnice: Směrnice Rady EU 98/83 EC Quality of water intended for human consumption (Jakost vody určené pro lidi) EWGLI (European Working Group for Legionella Infections) European Guidelines for Control and Prevention of Travel Associated Legionnaires Disease 2119/98/EC EWGLI (Evropská pracovní skupina pro infekce vyvolané legionelami) Evropské směrnice pro kontrolu a prevenci legionelózy 2119/98/EC CDC (Center for Disease Control USA) Středisko pro kontrolu chorob USA: HICPAC (Healthcare Infection Control Practices Advisory Committee) Guidelines for Environmental Infection Control in Healthcare Facilities HICPAC (Poradní výbor pro boj proti infekčním chorobám) Směrnice pro kontrolu infekčního zamoření prostředí ve zdravotnických zařízeních V Německu jsou příslušné právní zásady zakotveny v: 1) Spolková zákonná opatření pro prevenci a potírání infekčních chorob nebezpečných pro člověka.- IfSG (Zákon o ochraně proti infekčním chorobám) 2) Německé právní předpisy pro pitnou vodu týkající se jakosti vody určené pro lidskou spotřebu. Patogeny, jejichž výskyt podléhá ze zákona hlášení, zahrnují rovněž legionely (IfSG 6, 7). Vlastníci nebo provozovatelé vodovodů ve veřejných nebo bytových komplexech nesou plnou odpovědnost za jakost vody až do odběrného místa. 37 IfSG stanoví: Voda určená pro lidskou spotřebu musí být dodávána tak, aby její spotřeba nebo použití výrazně neovlivnilo lidské zdraví zejména přenosem patogenních zárodků. Orgány činné v oblasti veřejného zdraví jsou povinny kontrolovat systémy zásobování vodou, které zajišťují rozvod vody pro širokou veřejnost. Předpis pro pitnou vodu stanoví, že dodavatelé vody a veřejnoprávní orgány jsou povinny pravidelně kontrolovat jakost vody. Je třeba také provádět pravidelné rozbory vody k vyloučení přítomnosti legionely v systémech teplé vody. Pokud jsou tyto rozbory pozitivní, svolá se shromáždění provozovatelů, projektantů a techniků, na kterém budou projednána příslušná nápravná opatření. Veřejné zdravotnické orgány jsou oprávněny nařídit uzavření zařízení pro zásobování vodou, pokud se prokáže překročení specifikovaných mezních hodnot. V České republice: jsou požadavky na mikrobiologickou kvalitu studené pitné a teplé vody uvedeny ve Vyhlášce Ministerstva zdravotnictví č. 252/2004 Sb. Nedodržování předpisů je v některých zemích trestné. V konečném důsledku může mít nedodržení příslušných předpisů (ať již úmyslné nebo neúmyslné) za následek udělení pokuty nebo trest odnětí svobody. Má-li se takovým trestům předejít, je důležité zajistit efektivní vyloučení bakteriální kolonizace vody a preventivní zabezpečení příslušných vodovodních instalací. 4
Srovnání metod Jaké jsou způsoby eliminace legionely? Metody a jejich charakteristika Termická dezinfekce Termická dezinfekce je nejčastěji používaná metoda pro eliminaci legionely. Likvidace legionely začíná při teplotách nad 60 C, což umožňuje tyto bakterie ničit zahřátím kontaminovaného vodního systému. Dezinfekce UV zářením Nepoužívají se žádné chemikálie. Tato metoda je dostatečně účinná pouze při nízké bakteriální kolonizaci. Filtrace Mikrofiltry nebo membránové filtry mohou z vody separovat bakterie, viry, suspendované látky a jiné nežádoucí součásti Dezinfekce roztokem chlornanu sodného Účinné varianty počítají s aplikací dezinfekčních činidel, která působí jak na patogeny tak i na biofilm. Jak dezinfekční prostředek se často používá volný chlór ve formě roztoku chlornanu, jenž se dávkuje do dané soustavy. Nevýhody Je třeba zajistit teplotu přibližně 70 C a udržovat ji v celé trubní soustavě. V běžných soustavách lze však tuto podmínku jen těžko splnit, protože voda se ochlazuje, jakmile se dostane do výpustných míst. Ve všech odběrných místech by měla být vypouštěna voda o teplotě nad 72 C po dobu alespoň pěti minut Ne všechna výpustná místa jsou přístupná (např. v obytných budovách). Pokud jsou výpustná místa snadno přístupná, existuje akutní riziko opaření osob. Zvýšená tvorba vodního kamene, který poškozuje vodovodní soustavu. Tepelná dilatace může ve starších instalacích způsobit nenapravitelné škody a průsak. Biofilm obsahující mikroorganismy zůstává nedotčen, takže tyto se mezi jednotlivými cykly tepelné úpravy vždy znovu obnoví. Termodezinfekci je třeba provádět alespoň jednou za šest týdnů Při vysokých úrovních kolonizace legionelami není tato metoda dostatečně účinná a je pak nutné také dodatečná šoková dezinfekce aplikací chlóru nebo oxidu chloričitého. K vygenerování dostatečné intenzity UV záření je nutné nasazení relativně velkých zdrojů. Navíc tato metoda nezaručuje úplnou eliminaci legionel. V celkovém dopadu pak bude celý tento postup neúspěšný. Je zde ošetřena pouze voda, procházející zářičem. Biofilm v trubních sítích základna pro rozmnožování legionely zůstává nedotčen. Nedostatečná ochrana proti legionelám a jiným mikroorganismům, které mohou kontaminovat potrubí k výpustným místům. Nemá žádný vliv na biofilm. Legionely jsou mnohem odolnější vůči chlóru než mnohé jiné bakterie jako např. Escherichia coli. Pokusy ukázaly, že volný chlór musí na legionely působit 40x déle než na bakterie Escherichia coli, aby byla populace legionel eliminována. Postiženy jsou přitom pouze legionely nacházející se mimo biofilm, protože samotný biofilm zůstává nedotčen a nenarušen. Při obsahu volného chlóru min. 2 mg/l v trubních sítích může být počet legionel udržován pod přípustnou hladinou 100 KTJ (jednotky tvořící kolonie) na 100 ml. Proč se volí právě metoda dezinfekce oxidem chloričitým? Oxid chloričitý Oxid chloričitý se ve stále větší míře používá jako dezinfekční prostředek v boji proti legionele. Výhody Oxid chloričitý má daleko výraznější dezinfekční účinek než volný chlór ve stejné koncentraci. Efekt postupného uvolňování a tím i déle trvající dezinfekce. Selektivní účinek, tj. netvoří se toxické chloraminy ani haloformy (THM) a pachová a chuťová stránka vody zůstává beze změny. Hlavní výhoda oxidu chloričitého však spočívá v tom, že postihuje a ničí jak volné patogeny tak i biofilm. 5
Oxid chloričitý Proč se volí právě metoda dezinfekce oxidem chloričitým? Oxid chloričitý (nebo také chlórdioxid) je plyn žlutavě oranžové barvy, který má pach stejný jako ozon a je vysoce rozpustný ve vodě. Jeho chemické a biologické účinky spočívají v přeměně chloritanu v procesu dezinfekce a jeho redukci na chlorid v procesech čisté chemické degradace. Oxid chloričitý nelze skladovat a musí proto vyrábět v místě jeho použití. Z důvodu jeho vysokého redox potenciálu vykazuje oxid chloričitý mnohem silnější dezinfekční účinek vůči všem druhům mikroorganismů a kontaminantů jako jsou viry, bakterie, plísně a řasy než jiné biocidy. Redox potenciál je např. vyšší než u volného chlóru, čímž se snižuje požadavek na množství chemikálie. Zvlášť výhodná je také delší doba působení vzhledem k selektivní dezinfekci. Oxid chloričitý může zcela zničit i zárodky, které jsou resistentní vůči chloru jako např. legionely, K eliminaci legionel je třeba podniknout zvláštní opatření, neboť tyto bakterie se mohou přizpůsobit podmínkám, které jsou zhoubné pro mnohé organismy, a jsou tak většinou odolné vůči biocidům. zbytkové patogeny při dezinfekci [%] 100 80 60 40 20 0 zbytkové patogeny při dezinfekci HClO zbytkové patogeny při dezinfekci CIO 2 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 Koncentrace dezinfekčního činidla [mg/l] Obr. 5: Srovnání dezinfekčního účinku oxidu chloričitého a volného chlóru při hodnotě ph >7,5 Základní rozdíl mezi oxidem chloričitým a volným chlórem nebo chlornanem sodným spočívá v postupném účinku, který má oxid chloričitý na degradaci biofilmu při nízkých dávkách. Při koncentraci 1 mg/l dojde ke zničení prakticky všech legionel v biofilmu do 18 hodin. V téže době lze při koncentraci 1,5 mg/l dosáhnout markantní redukce biofilmu. Dále pak je dezinfekční účinek oxidu chloričitého prakticky nezávislý na hodnotě ph, což znamená, že může být rovněž použit bez jakýchkoliv problémů v alkalickém prostředí.. Jaká jsou pravidla pro dezinfekci pitné vody oxidem chloričitým? Obecně je přípustná maximální dávka je dle Výhlášky č. 252/2004 Sb. 0,3 mg/l v pitné studené vodě a 0,8 mg/l ve vodě teplé. Dávkování oxidu chloričitého do pitné vody se musí provádět úměrně k množství vody a musí být zajištěna spolehlivá regulace. 6
Oxiperm Pro Jak pracuje Oxiperm Pro? Oxiperm Pro je plně automatická stanice na výrobu oxidu chloričitého. Tato stanice vyrábí oxid chloričitý za použití dvou základních chemikálií zředěné kyseliny chlorovodíkové (koncentrace 9 hm.%) a zředěného roztoku chloristanu (koncentrace 7,5 hm.%). Výsledný produkt, tj. roztok oxidu chloričitého o koncentraci 2 g/l, se skladuje v akumulační nádržce a podle potřeby se dávkuje do průtoku vody pomocí dávkovacího čerpadla. Dávkování je proporcionální k průtoku tak, aby požadovaná koncentrace oxidu chloričitého v pitné nebo teplé vodě byla dle požadavku legislativy. Jednotka pro monitoring a popř. regulaci koncentrace ClO 2 je integrována do řídící elektroniky stanice Oxiperm Pro, takže po připojení měřicího článku je možný přímý monitoring koncentrace oxidu chloričitého. Obr. 6: Stanice na výrobu chlórdioxidu Oxiperm Pro s kanistry na chemikálie a záchytnými vanami Kde se instaluje Oxiperm Pro? K zajištění řádné ochrany potrubní sítě v budově proti legionelám musí být dávkovací místo umístěno co nejblíže přípojce z hlavního vodovodního řadu. Dávkovací místo se musí nacházet za zařízením pro ohřev vody. teplá voda studená voda Obr. 7: Místa, v nichž lze oxid chloričitý dávkovat do potrubí domovní instalace možná místa dávkování 7
Instalace Jaké jsou možnosti instalace? Legenda pro možnosti instalace uvedené v dalším textu: 1. Hlavní vodovodní řad 2. Odběrné místo nosné vody 3. Potrubí nosné vody 4. Měření průtoku 5. Injekční ventil 6. Dávkovací potrubí 7. Dávkovací čerpadlo chloritanu sodného 8. Dávkovací čerpadlo kyseliny chlorovodíkové 9. Dávkovací čerpadlo oxidu chloričitého 10. Reaktor 11. Nádrž pro skladování oxidu chloričitého 12. Řídící jednotka včetně měřicího zesilovače a displeje pro měřicí článek oxidu chloričitého 13. Solenoidový ventil pro ředicí vodu 14. Filtr s náplní adsorbentu pro odvzdušnění reakční nádoby 15. Nádoba na chloritan sodný se záchytnou vanou 16. Nádoba na kyselinu chlorovodíkovou se záchytnou vanou 17. Odběrné místo vzorku vody 18. Potrubí vzorkované vody 19. Měřicí článek oxidu chloričitého 20. Navrtávací pas 21. Směšovací modul 22. Měřicí modul 23. Druhé dávkovací čerpadlo ClO 2 24. Lapač nečistot 8
Instalace 1) Jedno dávkovací místo Pro dávkování oxid chloričitého do potrubí instalace objektu zpravidla postačí jedno dávkovací místo. Toto místo se obvykle nachází v místě výroby teplé vody. Varianta A1 Při aplikaci této varianty se oxid chloričitý dávkuje přímo do hlavního vodovodního potrubí pomocí injekčního ventilu nebo statického směšovače. Obr. 8: Zapojení stanice na výrobu chlórdioxidu Oxiperm Pro přímo do hlavního vodovodního potrubí Varianta B1 Pro tuto variantu se doporučuje použití obtokového modulu Grundfos Alldos. V tomto případě není nutno otevírat potrubí, což znamená, že průtok vody se nemusí přerušovat. Obtoková voda se odebírá a vrací přes navrtávací pasy. Oxid chloričitý se dávkuje v injekčním místě v modulu. Výsledkem je, že do tekoucí vody se dávkuje dezinfekční činidlo předem smíchané s vodou. Další výhodou je přímá instalace potrubí bez nutnosti přerušení dodávky vody, což šetří čas i peníze. Obr. 9: Zapojení stanice na výrobu chlórdioxidu Oxiperm Pro do hlavního vodovodního potrubí přes obtokový modul 9
Instalace 2) Dvě dávkovací místa V mnoha objektech se okruhy studené a teplé vody nacházejí blízko sebe nebo jsou nedostatečně izolovány. V důsledku toho může dojít ke kolonizaci patogeny také u potrubí studené vody. V těchto případech je na místě použití stanice Oxiperm Pro se dvěma dávkovacími místy s jedním situovaným na teplé a druhým na studené vodě. Tato alternativa je možná za předpokladu, že celkový objemový průtok nepřekročí hodnotu 12 m 3 /h (stanice 5 g/h) nebo 24 m 3 /h (stanice 10 g/h). V ostatních případech musejí být použity dvě samostatné stanice. Stejně jako v případě varianty s jedním dávkovacím místem je i zde možno buď dávkovat přímo do soustavy nebo použít obtokový modul Grundfos Alldos. Varianta A2: Přímé dávkování Obr. 10: Připojení stanice na výrobu chlórdioxidu Oxiperm Pro přímo na rozvod teplé a studené vody Varianta B2: Obtok Obr. 11: Připojení stanice na výrobu chlórdioxidu Oxiperm Pro na rozvod teplé a studené vody přes obtok 10
Eliminace mikrobiální kolonizace Jak lze zajistit úspěšnou eliminaci? Jestliže se rozborem vody zjistí hodnota KTJ (počet jednotek tvořících kolonie) <1000 na 100 ml, je možno provést eliminaci dávkováním oxidu chloričitého přímo do potrubní sítě. Příčina vysokého výskytu legionely je obvykle zapříčiněna vlastním stavem rozvodů vody v dané budově. Kromě chemické dezinfekce lze úspěšnost eliminace zajistit ještě několika dalšími faktory : lepší cirkulace vody výměna zanesených trubek oddělení rozvodu hasicí vody od rozvodu pitné vody jiné Preventivní dezinfekce vs. pravidlo minimalizace Základní principem pro trvalé udržovaní rozvodné soustavy vody v bezpečném stavu je nutné používání chemikálií, avšak v nejmenším možném množství. Preventivní dezinfekce se doporučuje zejména v citlivých oblastech jako jsou systémy zásobování pitnou vodou nemocnic, domovů seniorů, hotelů a podobných zařízení. Z výsledků výzkumu provedeného německými zdravotnickými organizacemi vyplývá, že mezi lety 2004 a 2006 byly zjištěny koncentrace legionely překračující přípustnou toleranci (100 KTJ / 100 ml) v přibližně 30% testovaných vzorků vody (odebraných v nemocnicích, domovech seniorů a hotelech). To ukazuje na vysoké riziko nákazy, jemuž je obyvatelstvo vystaveno. V důsledku toho se v některých oblastech Německa stala instalace dezinfekčních systémů pro nemocnice a domovy zákonnou povinností. Různé výhody oxidu chloričitého oproti alternativním postupům umožňují diskrétní aplikaci dezinfekce k zajištění účinné ochrany obyvatel při použití velice nízkých koncentrací této chemikálie a tedy nízkých nákladech na trvalý provoz zabezpečení teplé, případně i studené pitné vody.. Není tedy nutno vynakládat vysoké náklady spojené s jinými metodami eliminace bakteriální kolonizace. Takto lze zajistit prevenci a zdravé prostředí v intenzivně využívaných budovách. 11
Naším krédem je odpovědnost. Toto krédo naplňujeme tím, že myslíme dále. Podstatou tohoto způsobu myšlení jsou inovace. Změna technických údajů a vyobrazení vyhrazena. GRUNDFOS s.r.o., Čajkovského 21, 779 00 Olomouc Tel.: 585 7 16 111, Fax: 585 716 299 e-mail: GCZ@grundfos.com www.grundfos.cz The name Grundfos, the Grundfos logo, and the payoff Be Think Innovate are registrated trademarks owned by Grundfos Management A/S or Grundfos A/S, Denmark. All rights reserved worldwide.