Eliminace legionel z distribuční sítě pitné vody - technické aspekty

Legionely jsou běžně rozšířeny jak v přírodním vodním prostředí, tak v umělých systémech, jako je rozvodná síť pitné vody a ve všech zařízeních na tento zdroj napojených nebo při své funkci a účelu použití na distribuční síť pitné vody navazující.

V nemocnicích a jiných zdravotnických zařízeních mohou představovat zdravotní riziko s ohledem na přítomnost legionel a jiných mikroorganismů nejen vodovodní systémy (jejich výtokové konce - baterie, sprchy), ale i jiná zařízení a přístroje na síť napojené a nebo ji alespoň využívající jako zdroje vody - zvlhčovače, fontány, inhalátory, lékařské přístroje diagnostické či terapeutické, v zubních ordinacích vrtačky a další zařízení, generujících aerosoly.

Totéž platí i o domácnostech, hotelích, sportovních či plaveckých areálech, obchodních centrech a institucích s klimatizací či jinými technickými zařízeními. Samostatnou kapitolu pak tvoří chladicí věže, odpařovací kondenzátory, jejichž aerosoly mohou zasáhnout bezprostřední okolí s ohledem na směr a rychlost větru a vlhkost ovzduší.

Případné dezinfekční zásahy v těchto zařízeních za účelem odstranění legionel jsou poněkud jednodušší než v případě distribuční sítě pitné vody. To je dáno tím, že zásahy v síti musí brát ohled na normovanou kvalitu vody a koncentraci případných reziduí vedlejších produktů dezinfekce.

Drobná zařízení lze dle jejich charakteru vysterilizovat, autoklávovat nebo propláchnout vysokou dávkou dezinfekčního prostředku. U velkých zařízení lze použít vysoké koncentrace vhodných biocidů (chemické látky vhodné pro dezinfekci).

Účinnost dezinfekce přímo závisí na technickém stavu rozvodného systému pitné vody, zejména v případě teplé užitkové vody (TUV). Tím se nerozumí jen technický stav jednotlivých armatur a potrubí, jejich koroze, inkrusty, výskyt kalů, sedimentů, ale též i funkčnost systému, zejména regulace rozvodu teplé i studené vody s ohledem na teplotní a tlakové poměry.

Splnění určitých teplotních a tlakových charakteristik a jejich dosažení v určitém časovém limitu vypovídá o funkčnosti systému rozvodu jako celku, o jeho " vyregulovanosti". Správně regulovaný systém pak rozhoduje o tom, zda se dezinfekce (i teplotní působení) dostane do všech míst rozvodu v požadované koncentraci i čase. Tam, kam nepronikne dezinfekce, zůstane kontaminace, která pak bude sloužit jako ohnisko opětovné kontaminace (osídlení) celého systému po skončeném sanitárním zásahu.

Nevyregulovaný distribuční systém ani neumožní dlouhodoběji udržet případně dosaženou redukci kontaminace zvoleným dezinfekčním postupem. Většinou se úroveň kontaminace vrátí na původní úroveň do 1 až 2 měsíců.

Rozvoj legionel a ostatních mikroorganismů podporuje komplex faktorů, které musí být eliminovány nebo alespoň minimalizovány na přijatelnou úroveň. Nedostatečná funkce distribučního systému se projevuje řadou znaků, skutečností a charakteristik systému a v souhrnu vede k rozvoji legionel v síti a růstu zdravotního rizika legionelóz [1, 2, 3, 8, 10]:

• vliv teploty: rozpětí 20 až 45 °C podporuje obecně množení mikroorganismů a tedy i legionel, proto je třeba TUV provozovat při ≥ 55 °C [1, 2, 3], při teplotním režimu > 50 °C dochází již k výraznějšímu snížení kontaminace rozvodů, ideální by byl režim při 60 °C. Při této teplotě je již výrazně omezena tvorba biofilmů (nárůsty mikroorganismů na vnitřní stěně potrubí) kvalitativně i kvantitativně s absencí legionel v nich [4];
• nefunkčnost cirkulace: způsobená použitím nevhodných cirkulačních čerpadel (ta pak odebírají nedostatečný objem vody z jednotlivých větví do cirkulačního potrubí, takže nelze udržet minimální teplotní diference mezi místy odběru, dochází k prodloužení doby náběhu nastavené teploty TUV, k omezení cirkulace v systému či ke stagnaci vody, viz. bod regulace systému ) nebo nevhodným potrubím či nevyvážeností chodu cirkulace v důsledku změny hydraulických charakteristik v potrubí i celém systému;
• nedostatečná regulace systému studené i teplé vody: spočívá v zajištění příslušných teplotních a tlakových poměrů na jednotlivých stoupačkách (doba náběhu TUV do konstantní teploty by měla nastat do 30 s, teplotní rozdíly mezi nejvzdálenějšími výtokovými místy TUV na stejném podlaží při stejném zdroji ohřevu max. 3 °C po 30 sekundovém plném průtoku vody, teplota vody vratné, vstupující do ohřevu nesmí poklesnout proti vodě vystupující z ohřevu o více než 5 °C);
• velké rozdíly tlaku mezi studenou a teplou vodou v distribuční síti (souvisí s regulací TUV);
• absence údržby TUV a úpravy vody před ohřevem (úprava, odkalování, čištění výměníků);
• stagnující voda, málo průtočné úseky: představuje oblast, kterou nemůže dosáhnout účinně žádný dezinfekční postup a slouží jako ohnisko následné rekontaminace, tj. opětovného osídlení. Proto je nutno prověřit celý systém, odpojit slepá ramena a hlavně systém zaregulovat;
• vodní armatury v systému rozvodu: zabudované jsou obvykle těžko přístupné k běžné údržbě a sanitaci, nejúčinnější je pak provozovat TUV při zvýšené teplotě, viz. bod „vliv teploty”;
• nevhodná výtoková zařízení a jejich stav (baterie, kohouty, ventily, sprchy, perlátory - jejich kontaminace mikroorganismy, biofilmy, tvorba aerosolu);
• akumulace kalů, sedimentů (tedy organické hmoty a mikroorganismů): týká se zejména ohřívačů, zásobníků,neprůtočných úseků - nutno pravidelně odkalovat, proplachovat, odstraňovat inkrusty, používat protikorozní ochranu, záleží i na kvalitě vstupní vody do objektu;
• velké objemy zásobníků teplé vody: předimenzovaná kapacita vede k nečerpání vody, její stagnaci, poklesu teploty a osídlení legionelou, při zanedbané údržbě a sanitaci k hromadění kalů, sedimentů;
• nízká teplota výtokových míst z distribuční sítě: jedná se o baterie, kohouty, sprchy a pod. zařízení - nepříznivě se projevuje v rozvoji biofilmů v síti; je dána především špatnou regulací systému, předimenzovanou kapacitou TUV (viz výše), nečerpáním vody (neobsazené pokoje), technickou konstrukcí rozvodů (příliš dlouhé přípojky od stoupačky k odběru vody ), zčásti je dána i legislativně (provoz TUV v rozmezí 45 až 60 °C naprosto nevyhovuje současným požadavkům s ohledem na prevenci legionelóz a provoz TUV);
• kvalita dodávané pitné vody: souvisí s biologickou stabilitou vody, pomnožováním mikroorganismů v distribuční síti, což se projeví na počtech bakterií, hodnotách AOC, BDOD, TOC (zkratky jsou vysvětleny dále v bodu „vliv materiálů”);.
• absence technického zabezpečení, umožňující pohotovostní nasazení dezinfekce, nárazové či kontinuální;
• stáří rozvodů (potrubí, armatury, ohřívače, zásobníky): výskyt inkrustů, sedimentů, biofilmů, koroze rozvodů je též ve vztahu k jejich stáří - ztěžují dezinfekci, podporují uchycení mikroorganismů, poskytují jim ochranu a zhoršují funkčnost systému;
• změna hydraulických charakteristik potrubí: souvisí s předchozím bodem ale i bodem následujícím;
• porušení hydraulického stavu sítě proti původnímu projektu: souvisí s oběma body výše, dále v důsledku dodatečných úprav, instalací a připojení dalších odběrových míst, větví rozvodů, které pak nedostávají vodu o stejné teplotě, dochází k poruše cirkulace;
• nedostatečná izolace rozvodů: neudrží teplotu teplé vody, ohřívá studenou vodu;
• velikost objektu: souvisí s délkou sítě, objemem vody a tedy obtížnější dostupností pro dezinfekční zásahy, poskytuje větší možnosti pro výskyt stagnace či menší průtočnosti vody (což souvisí se spotřebou vody a regulací systému). Proto je třeba použít dezinfekčních postupů dlouhodobějšího účinku (ClO2, chloramín), jež vykazují větší prostorový dosah v síti, dále provozovat dobře vyregulovaný distribuční systém, zařadit do systému rozvodů doplňkové dezinfekční zařízení (filtry, UV lampy), za nimiž se kontaminace sníží;
• nedostatečná údržba, sanitace systému: je věcí provozu a jeho kontroly;
• přísun živin do distribučního systému pitné vody: pitná voda je obecně chudá na živiny, což ale závisí na kvalitě zdroje a jeho úpravě. Hodnoty TOC (celkový organický uhlík) a AOC, BDOD (asimilovatelný organický uhlík, biodegradabilní organický uhlík) ukazují na potenciální biologickou stabilitu vody, nejsou však zatím normovány;
• vliv materiálů potrubí, armatur: nevhodné materiály podporují růst mikroorganismů, které tak osídlují komponenty rozvodů, což představuje tvorbu slizu, v němž vegetuje celá řada mikrobů včetně legionel. Materiály mohou uvolňovat organické látky, těžké kovy a jiné komponenty, což se projeví zvýšenou hodnotou TOC, zákalem, změnou kvality vody a senzorických vlastností vody.

Tato kolonizace je nejmasívnější na pryži a plastech, nejnižší na mědi. V měkké až středně tvrdé vodě biofilmy pokrývají v případě plastů 25 až 43 % povrchu, u mědi do 2 %. U tvrdé vody nehraje materiál takovou roli, neboť uhličitan vápenatý pokrývá povrch a ten se nedostane do přímého kontaktu s materiálem. Některé materiály, které primárně nepodporují množení mikrobů, mohou být časem osídleny v důsledku hromadění živin.
Materiály uvolňují do vody organické látky, což se projevuje zvýšenou hodnotou TOC, na př.latex, etylén-propylen a polyetylén zvyšují koncentraci TOC ve vodě přes 150 mg C/l, naopak Cu, sklo a jiné plasty zvyšují tuto hodnotu jen mírně (Cu - 4,15; sklo -2,78; polybutylen, PVC, polypropylen - 4,56 mg C/l ).

Řada států má normy na testování materiálů, přicházejících do styku s pitnou vodou. Velká Británie (British Standard BS 6920), SRN (DVGW W 270, 1990), Nizozemí i jiné státy. Např. Británie přijala jako národní standardní metodu pro posuzování vlivu materiálů ve styku s pitnou vodou MDOD test (The Mean Dissolved Oxygen Difference). Metoda je založena na měření využití kyslíku mikroorganismy, rostoucími na daném materiálu. Za limitní hranici je považována hodnota 2,3 mg MDOD/l. Materiály, které vykazují hodnotu ≤ 2,3 nebudou pravděpodobně podporovat kolonizaci a množení mikroorganismů. Tuto hodnotu překračují na př. estery celulózy, polyester vyztužený sklem, měkčený PVC, polyester, bitumín (živice), epoxidy, etylén propylén, polychloroprén, polycisisoprén syntetický, styren butadien, akrylonitril butadien, azbest, různá těsniva (bitumín, epoxid, polysulfid), mazadla aj.

TECHNICKÁ OPATŘENÍ KE SNÍŽENÍ KONTAMINACE DISTRIBUČNÍ SÍTĚ LEGIONELOU

• Zařízení pro ohřev a rozvod pitné vody: technická opatření ke snížení nárůstu legionely - W 551, 03/1993
• Zařízení pro ohřev a rozvod pitné vody: technická opatření ke snížení nárůstu legionely: Sanace a provoz - W 552, 04/1994.

Dokument W 551: Požadavky

na ohřívače:
• požadavky na centrální průtokové ohřívače a zásobníky na ohřev pitné vody - na výstupu z ohřívače nutno dodržet teplotu 60 °C (s ohledem na spínací diferenci regulátoru 55 °C), každý zásobník musí být vybaven dostatečně velikým otvorem na čištění a údržbu, zařízení nutno dimenzovat s ohledem na spotřebu ohřáté vody;
• malá zařízení (rodinné domky; ohřívače s objemem ≤ 400 l a objemem ≤ 3 l v každém potrubí mezi výstupem z ohřívače a místem odběru - nepřihlíží se pak k případnému cirkulačnímu potrubí);
• lze připustit provozní teplotu ≤ 60 °C v důsledku malého rizika legionelóz;
• decentrální průtokové ohřívače (s objemem ≤ 3 l ) mohou být bez dalších opatření instalovány u potrubí s délkou odpovídající objemu ≤ 3 l.

na materiál:
• musí být v souladu s německou normou DIN 1988, část 2, odst. 2.2.

na rozvody:
• potrubí na studenou pitnou vodu nutno chránit před zahřátím;
• potrubí na ohřátou vodu je třeba zabezpečit za účelem omezení tepelných ztrát;
• cirkulační systémy a samoregulační doprovodná topení (platí pro velká zařízení - objem > 400 l), nutno dimenzovat tak, aby v systému cirkulující teplé vody neklesla tato teplota o více než 5 K proti teplotě na výstupu z ohřívače;
• etážové přívody a jednotlivé přípojky s objemem vody ≤ 3 1 lze instalovat bez cirkulačních potrubí či doprovodných topení, v případě objemu vody > 3 l nutno tato zařízení instalovat a to těsně před průtokovými mísícími armaturami;
• samotížný cirkulační systém nelze doporučit (velká teplotní diference).

na průtokové mísicí armatury a následně napojená potrubí:
• mezi průtokovými mísicími armaturami a místem odběru nutno omezit objem vody na ≤ 3 l.

na provoz:
• u velkých zařízení (objem vody > 400 l) zajistit teplotu na výstupu 60 °C (min. 55 °C s ohledem na diferenci spínacího regulátoru);
• u malých zařízení (objem vody ≤ 400 l) se doporučuje nastavit regulátor teploty na ohřívači na 60 °C, provozní teploty ≤ 60 °C jsou v důsledku nižšího rizika možné;
• potrubní rozvody - nevyužívané části odpojit;
• údržba zařízení: výrobce ohřívačů pitné vody musí vypracovat podrobné návody na obsluhu a údržbu, provozovatel musí být o nich výrobcem instruován. Zařízení na ohřev a rozvod pitné vody musí provozovatel pravidelně udržovat a čistit.



Dokument W 552: Sanace a provoz
V dokumentu jsou podrobně rozvedena hygienicko-mikrobiologická šetření a jejich hodnocení a na ně navazující konkrétní opatření. Šetření jsou členěna na orientační, rozšířená a následná, je stanoven minimální počet odběrových stanovišť (vzorkovací systém), je přesně definován postup odběru vzorků vody.

Provozně-technická opatření:
• vedou k úspěchu, pokud provozní teplota vody v celém systému neklesá pod 55 °C (viz. požadavky na ohřívače a provoz), proto je třeba dále zajistit nepřetržitý provoz cirkulačních čerpadel a doprovodného samoregulačního vytápění;
• dezinfekce - zásady termické i chemické dezinfekce byly podrobně zpracovány v předešlém článku.

Stavebně-technická opatření:
• ohřívače pitné vody: velikost nádrže by měla odpovídat uvažované spotřebě vody, nepotřebné zásobníky odpojit a připojená potrubí oddělit, dále je třeba ohřívač vybavit přídatnou cirkulací obsahu nádrže, aby se ohřál celý obsah;.
• potrubí: odpojit všechna nepotřebná potrubí, zvážit, odpojit přívod teplé vody do málo používaných odběrových míst a nahradit jej decentralizovanými opatřeními;
• uzavírací armatury na výpustných rozvodech je třeba namontovat přímo na hlavní potrubí;
• přípojná potrubí k provzdušňovačům a odvzdušňovačům se sběrnou pojistkou je nutno oddělit a namontovat armatury se samostatnými pojistkami;
• pro dosažení požadované teploty u rozvodů s cirkulací může být vhodné použít k vyrovnání tlaku vody regulační ventily;
• armatury:
• průtokové mísicí a regulační armatury - požadavek omezit množství vody mezi nimi a nejvzdálenějším místem odběru na 3 l, nelze-li omezit objem, nutno ošetřit vodovodní síť napojenou na tyto armatury dezinfekcí;
• odběrové armatury a sprchy - instalovat takové armatury a sprchy, které svou konstrukcí zabraňují tvorbě aerosolu, dají se lehce čistit a odvápnit a nemají sklon k tvorbě vápenatých usazenin.




OPATŘENÍ V OHNISKU ONEMOCNĚNÍ LEGIONELÓZOU

Zásady opatření v ohnisku onemocnění legionelózou včetně technických opatření nalezneme ve Věstníku MZ ČR v čl.6, zde jsou jen ve velice stručné formě a obecně formulované.

Podrobnější zpracování nalezneme v práci autorů Pospíchal, Drašar, Polcar [10], kde nalezneme zásady vzorkování, tedy techniku odběrů vzorků vody, dokumentaci i program vzorkování, členěný na vzorkování havarijní, kontrolní, monitorovací se specifikací odběrových míst a určením minimálního počtu odebraných vzorků.

Nalezneme zde zpracovaný postup technických opatření s dočasným i dlouhodobým účinkem a hodnocení nálezů legionel ve vodě.

Technická opatření s dočasným účinkem - jednorázová chemická nebo termická dezinfekce, po př. kontinuální dezinfekce (řádově týdny ev. i měsíce). Podrobně byla tato problematika probrána v předchozím článku na stránkách časopisu Vytápění, větrání, instalace [13].

Technická opatření s dlouhodobým účinkem [10]:
• technická revize systému - je zaměřena na teplotní a tlakové poměry, stav, funkčnost a účinnost systému, použité materiály, izolace, úroveň údržby, nutno navrhnout řešení eliminace mikrobiální kontaminace systému;
• regulace distribučního systému pitné vody - v teplotě i tlaku, obnovení průtočné kapacity systému chemickým vyčištěním rozvodů od inkrustů. Pak následuje zaregulování jednotlivých stoupaček s požadavkem max. rozdílu 3 °C mezi libovolnými, tedy i nejvzdálenějšími odběrovými místy TUV (teplé užitkové vody) na stejném podlaží ze stejného zdroje, měřeno po 30 s plném průtoku. Rozdíl mezi teplotou TUV z ohřevu a zpátečky je max. 5 °C. Musí být též dosaženo vyrovnaného tlaku TUV a studené vody v distribučních místech;
• vyčištění potrubí a zásobníků - při systémové kontaminaci se aplikují schválené chemické prostředky (např. hyperchlorace 100 ppm Cl2 (= mg Cl/l ) po 12 až 24 h [12];
• sanitace odběrových míst - při lokální (místní) kontaminaci chemická dezinfekce odběrových míst (baterií, hlavic sprch, perlátorů), např. dle ČSN ISO 5667- 5, bod 4.1.4;
• technická rekonstrukce systému - na základě revizní zprávy při zjištění zásadních nedostatků technického řešení či stavu systému. Případné rekonstrukční zásahy (změna způsobu ohřevu, automatické odkalování, výměna potrubí, armatur a pod.) mohou být doprovázeny instalací zařízení hygienického zabezpečení, tj. dávkovače dezinfekčních prostředků, ionizace, ozonizace a j. prostředky;
• všechna technická opatření musí být doprovázena stanovením programu vzorkování;
• celý systém musí být trvale pravidelně kontrolován včetně evidence těchto kontrol (dosahované teploty studené vody a TUV na různých místech distribuční sítě, sledované dle programu vzorkování.

Zhodnocení stavu a funkce distribučního systému musí být tedy objektivně zjištěna změřením určitých, výše uvedených teplotních a tlakových charakteristik a ty musí být změřeny standardizovanou metodikou [9,10], aby měly dostatečnou vypovídací hodnotu a dále dle jednotného vzorkovacího programu [10].

Literatura:


[ 1]	Guidelines for drinking - water quality. Vol. 2., - Health criteria and other supporting information, p. 28 -3 0, WHO, Geneva, 1996
[ 2]	Technická pravidla DVGW, W 551: Zařízení pro ohřev a rozvod pitné vody; technická opatření ke snížení nárůstu legionely. Bonn, 1993
[ 3]	Technická pravidla DVGW, W 552: Zařízení pro ohřev a provoz pitné vody; technická opatření ke snížení nárůstu legionely; sanace a provoz. Bonn, 1994.
[ 4]	ROGERS, J. et al.: Effects of Water Chemistry and Temperature on the Survival and Growth of Legionella pneumophila in potable water systems, p. 248-250. In : Barbaree,J.M. et al. : Legionella. Current status and emerging perspectives. American society for microbiology, Washington, USA, 1993
[ 5]	COULBOURNE, J. S.: Materials usage and their effects on the microbiological quality of water supplies. J. Applied Bacteriology symposium Supplement. 1985, 47S - 59S
[ 6]	COULBOURNE, J. S., ASHWORTH, J.: Rubbers, water and legionella. Lancet, September 6, 1986, p. 583
[ 7]	NIEDEVELD, C. J. et al..: Effect of rubbers and their constituents on proliferation of Legionella pneumophila in naturally contaminated hot water. Lancet, July 26, 1986, p. 180-183
[ 8]	POSPÍCHAL, Z.: Technická řešení a požadavky na ohřev a distribuci vody ve zdravotnických ubytovacích zařízeních. In: Sborník č. 25 " Nové poznatky v mikrobiologii vody VII ", Čs. spol. mikrobiologická, Komise mikrobiologie vody, s. 57 - 61, Poprad, 1999.
[ 9]	Věstník MZ ČR, částka 1, leden 2000. Metodická opatření: Program surveillance legionelóz
[10]	POSPÍCHAL, Z., DRAŠAR, V., POLCAR, V.: Metodický návod k zajištění programu surveillance legionelóz. In: Sborník Čs. spol. mikrobiologické, Komise mikrobiologie vody č. 25, s.52 -56, Poprad,1999.
[11]	MAKIN, T., HART, C. A.: The effect of self-regulating trace heating element on legionella within a shower. J of Applied Bacteriology, 70, p. 258-264, 1991.
[12]	MURACA, P. W., YU, V. L., GOETZ, A.: Disinfection of water distribution systems for Legionella: A review of application procedures and methodologies. Infect Control Hosp Epidemiol , 1999, Vol. 11, No. 2, p. 79 - 88.
[13]	ŠAŠEK, J.: Možnosti odstranění legionel z distribuční sítě pitné vody. VVI, 9, č. 4, 2000, s. 217 - 222.