水利杂志23期

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1、SPEDIZIONE IN ABBONAMENTO POSTALE PUBBLICIT 70% - FILIALE DI NOVARA CONTIENE I.P.novembre 200223PUBBLICAZIONE PERIODICA DI INFORMAZIONE TECNICO-PROFESSIONALE军团菌：空调和热水系统中隐藏的危机 Marco & Mario Doninelli-Caleffi S.p.A 11 军团菌的历史起源 军团菌 （Legionella)一词来源于 1976 年 7 月发生在美国费城的一次越战退役 军人聚会：参加聚会的约 2000 名士兵中 221 人感

2、染了肺炎，其中 34 人死亡。经 过调查发现了病源的起因为空调系统中滋生的一种前所未有的细菌。1978 年国 际上正式将这种病命名为军团菌病（Legionaires Disease）(注:Legionaire 为 军团的俚称)。 研究表明，军团菌的病原有近 40 种：其中的嗜肺军团杆菌（legionella pneumophilia）是最危险的一种，它会引起以肺炎为主的全身性疾病。 图 1 水系统中存在的军团菌 1.2 军团菌的临床表现 军团菌从临床表现上分为以下两种： ? 庞提亚克热（庞提亚克热（Pontiac Fever） ） 通常潜伏期在 1-2 天，临床表现为高烧、肌痛、头痛和肠胃不适

3、（不经常） 。 没有肺炎没有肺炎。这类军团菌的感染通常转化为普通感冒，可用抗生素药治疗，不 用住院即可。 ? 军团菌病 军团菌病 通常潜伏期在 5-6 天，临床表现为高烧、肌痛、头痛、胸痛、腹泻、干咳、 肾衰竭、感觉迟钝、精神混乱、休克等。 这类感染与其它细菌性的或非典型的肺炎很难区别这类感染与其它细菌性的或非典型的肺炎很难区别。 这种疾病如果发现太晚或治疗不及时，病死率高达 45%。 1.3 军团菌的感染方式、发病机率等特征 军团菌通过呼吸道雾化吸入细菌水颗粒感染。 饮用细菌感染的水或者人与人 之间的接触不会感染饮用细菌感染的水或者人与人 之间的接触不会感染。 中老年人以及有慢性心、肾、肺、

4、血液病、吸烟、酗酒者易受感染，同样年 龄和性别也是一大因素，图 2 为法国 1998 年调查的数据，表明男性年长者发病 率更高。 图 2 军团菌发病率与年龄和性别机率图 调查显示，在美国每年的军团菌病例约 11,000 人，在意大利约 150 例，在 中国 1982 年南京首次证实了军团菌病，随后 1989 年在北京，1994 年在上海也 相继出现了军团菌病例。由于军团菌病与其它细菌性的或非典型的肺炎相似，较 难单独定义，因此实际的病例应该会远远高于调查的数据。 2.1 军团菌存活的条件 军团菌存在于河流、湖泊、水井、温泉以及水库等水系统里。 它单一的存在并不会对人的健康构成危害。 只有细菌在

5、同时具备了以下条件 后才会变得危险： ? 发育的理想温度发育的理想温度：25-42之间，细菌在 37时最为活跃。 ? 需氧环境需氧环境：即含氧量大的环境。 ? 其它养分的存在：其它养分的存在：如微生物、铁和水垢离子等。 ? 水汽雾化水汽雾化：形成直径 1-5 微米的水颗粒。 ? 污染程度高污染程度高：大致来说污染度超过 1000 Cfu/l Cfu/l 是污染程度的单位，指每升水里所含的微生物量。 2.2 产生军团菌的设备或系统 对前期的军团菌病例分析表明其主要来源于冷却塔、冷凝器、蒸发器、空气处理模块。多年以来，大家认为空调系统是军团菌传播最主要的根源。 但实际上并非完全如此：有许多与水相关

6、的系统，准确来说，加热的水和雾 化同时存在的系统都有可能滋生军团菌，下面将逐一列出隐藏危机的系统： 冷却塔 冷却塔 ? 开放式冷却塔， ? 闭式冷却塔， ? 蒸发器冷凝器。 制冷系统 制冷系统 ? 湿膜式加湿器， ? 喷洒式空气洗刷器， ? 雾化器， ? 水粒分离器， ? 过滤器， ? 消音器。 冷热水系统 冷热水系统 ? 管道， ? 储水箱， ? 阀门及龙头， ? 淋浴喷头， ? 浴缸。 应急系统 应急系统 ? 除污染喷淋， ? 消防喷淋。 游泳池、温泉、按摩浴缸 喷泉 供氧设备 机床冷却系统 游泳池、温泉、按摩浴缸 喷泉 供氧设备 机床冷却系统 2.3 系统中军团菌的栖息地 在系统内，军团

7、菌可能以个体的形式存在，或者寄生于一些原生动物如变形 虫里面。总结为以下两种存在方式： 1，自由存在于水里面自由存在于水里面； 2，栖息在生物膜上面栖息在生物膜上面：即与其它细菌、水藻、聚合物和原生盐聚集在一起。 正是在这些聚集物体上军团菌找到了其生存和发展的必不可少的条件。 美国蒙大拿州立大学（ Montana State University）的生物膜工程研究中心 （CBE） 对生物膜的特性及本质展开了深度的研究。 图 3 表明了金属管道内壁与 生物膜的置换情况；图 4 则表明了在受腐蚀的管道内生物膜的演化情况。简要说 来，生物膜会在以下条件下发展：1）必要的停泊点，2）养分物质，3）适当

8、的 水温。这些条件会存在于蒸发塔或者流速较慢的热水管道内：因为较低的流速不 会影响生物膜的停泊和生长。 在生物膜内，军团菌不仅得到发展而且还隐藏于其中。这样使得区域性的消 毒不可靠。比如说，在热水系统内，只对储水箱进行消毒（无论是化学或热力方 式）远远不够，军团菌在其它隐藏的部位很难被循环热水带回到储水箱内进行消 毒。 图 3 图 4 在防止军团菌的措施中，防止生物膜的形成尤其重要，归纳起来有以下几点： -建议使用表面为低附着率的水箱和管道以尽量限制生物膜的附着。 -尽量将流速提高。 -不能出现滞水 ：如储水箱接口在高处，分水器管径过粗，或者为将来用水预 留的分支等。 3.1 消毒处理 为 了

9、 消 灭 水 系 统 中 的 军 团 菌 ， 人 们 使 用 了 各 种 消 毒 方 式 。 在 这一军团菌官方网站上， 对于现在采用的消毒方式评价为 plus dechecs que de succes，意即惨败多于胜利 。其主要原因如下： ? 对于生物膜相关知识了解太少； ? 对于系统自身技术特征了解不够； ? 对于水垢沉积、管道腐蚀的认识很少； ? 对于消毒物品和细菌接触时间的掌握不够。 我们将就以上的评价来逐一分析各种消毒方式，来看看问题的所在。 氯消毒 氯消毒 氯是一种很强的氧化剂，多年以来运用于饮用水消毒。消除军团菌时需要使 用很大的剂量，因此会有以下负面问题： -形成致癌的化学

10、物质； -严重的腐蚀； -稳定性不强； -对生物膜渗透度不够； -滞水部分不起作用； -改变水的饮用味道和质量。 二氧化氯消毒 二氧化氯消毒 二氧化氯有很强的杀菌作用，它不会产生致癌物质。其分子能进入生物膜内 部。但却有以下缺点： -它必须现场加工，程序较复杂； -相对于氯更轻的腐蚀性，但同样会腐蚀管道； -管理费用高。 铜和银的正离子消毒 铜和银的正离子消毒 它们的杀菌性强， 因为其电负荷能改变细菌组织结构的渗透性从而导致其蛋 白质的蜕化。而且它们还能聚集在生物膜内部并停留数周。它们主要的缺点 有： -不能运用于有镀锌层的表面，因为锌会抵消银离子； -浓度不能高于饮用水的标准； -成本高。

11、臭氧消毒 臭氧消毒 臭氧能起到有效的杀菌作用，不仅对军团菌，对于其它各类细菌及生物膜里 面的原生动物也能有效抑制。但下面一些因素也需要考虑： -制造及加注臭氧的设备较昂贵； -需要细致的维护； -功效时间有限； -影响一些防垢防腐蚀剂的使用效果； -可能导致其它细菌感染的发生。 有关臭氧的腐蚀作用一直有争议，到目前尚无完全的定论。 过滤消毒 过滤消毒 过滤的优点在于其不需在水系统内加入化学物质。目前有两种过滤技术： ? 传统的沙过滤方式传统的沙过滤方式，主要运用于冷却系统； ? 微粒过滤方式（微粒过滤方式（Microfilter） ， （小于 1 um 的微粒）大流量过滤，既运 用于热水系统也

12、用于冷却系统。目前市场上有每小时流量能到几十吨的 过滤机。 以下是过滤方式的局限性： -成本高； -需要细致的维护； -过滤器逐渐的堵塞会降低其效果； -过滤器可能出现损坏； -过滤器可能产生其它种类的细菌。 紫外线（紫外线（UV）消毒 ）消毒 通过专用设备发射的紫外线杀灭经过的细菌。 它只能运用于某一个地方的杀菌， 而且水流动所形成的湍流造成的影锥能保 护细菌。 对于流经设备的流量也有相应的要求， 一般来说经过紫外线水流的厚度不能 超过 3 厘米，这就大大减少了杀菌部位的流量。 因此紫外线消毒更多用于其它的场合。 热力消毒 热力消毒 热力消毒的亮点，就如同过滤和紫外线消毒一样，不需要在系统内

13、加入任何 化学物质。 热力消毒依靠的是高温杀菌， 图 5 则说明了在各个温度范围内军团菌的存货 情况： 本图由 J.M.HODGSON B.J CASEY 工作室研究 得出， 在热力水温杀灭军 团菌的准确性上得到了 国际上的公认。 从图中看出， 只要将水温 保持在 50以上军团菌 就不可能发展， 而且在数 小时内就会完全的消灭只要将水温 保持在 50以上军团菌 就不可能发展， 而且在数 小时内就会完全的消灭。 在接下来的热力杀菌章 节内我们将更为详细地 阐述其优缺点及运用方 式等。 图 5 军团菌在各种水温下的 存活情况 4.1 冷却塔、蒸发器、冷凝器系统的军团菌预防及消除 冷却塔通过水的蒸发

14、将热量散发大大气中， 冷却塔的几中工作方式见图 6。 水通过喷嘴雾化起到换热的作用， 空气通常 由风机从下往上吹出， 自然循环的冷却塔已 很少见了。 在这些设备里的水具备了以下所有滋生军 团菌的条件，因此隐藏相当的危机： -水温通常在 30-35； -有养分存在； -易形成生物膜； -喷嘴产生雾化。 对于这类设备，在系统调试前，制冷开始前 和制冷结束后， 每年至少进行两次清洗和排 空系统。另外还应该定期地检测水质，细菌 总含量应该低于 1 千万 Cfu/l。 冷却塔的安装位置应做以下考虑： ? 不要将冷却塔、蒸发器靠近厨房的排烟 口，这样会让水遇到养分而滋生病菌； ? 避免设备排出的水汽面向以

15、下位置：空 气进风口、开启式窗户、公共区域（如 图 7 所示） ； ? 避免设备受到阳光的直射，以免温度升 高利于军团菌发展。 在选择设备及维护上需要注意以下事项： ? 不要使用多孔的和易受腐蚀的材料； ? 确保冷却塔的角落处为圆形而非方形， 这样便于清洗； ? 控制喷嘴使其减少气雾形成； ? 经常清洗喷嘴以较少气雾形成； ? 使用适合的安装方式以便于清洗冷凝 器； ? 使用简单的管路连接便于排空和清洗系 统； ? 安装排污阀和真空阀以利于排水； 图 6 ? 确保冷却塔内部不出现滞水区域； ? 系统停止运行 3 天以上应完全排空 系统，如果不可能，也必须将滞留 的水进行生化消毒。 图 7 4.

16、2 空调系统的军团菌预防及消除 要保证良好的洁净的空调通风管道，需要在设计、制造和安装时注意以下一些问 题： ? 保证有效排空系统清洗液； ? 避免将保温材料置于风道内，因为清洗保温材料很困难； ? 在通风管道的入口和出口安装的配件（如百页、换热器等）需要有适当的开 口，便于清洗；以及合适的接头能适合快速的多次的拆装； ? 伸缩管道使用硬质的材料； ? 末端（如出风口、风压开关）使用可以拆卸型的。 在系统运行时定期检查清洁至关重要。 图 8 空调系统中易产生军团菌的部位 消音器 消音器 消音材料往往是多孔多纤维的，因此易堆积杂质并难于清洗。因此需要对材料表 面进行处理以避免此问题，尽管费用会更高一些，