Legionella-mentesítési megoldások vízhálózatokban

A cikk első közlésben megjelent a Magyar Épületgépészet 2016/7-8. számában, melynek tartalomjegyzéke itt letölthető.

Vízminőség a vezetékekben

A vezetékes ivóvíz alapvető élelmiszerünk. Az élelmiszer-megfelelés követelményeinek teljesítése az ivóvíz ellátó rendszerek létesítése során minden fázisban – tervezés, kivitelezés, üzemeltetetés – külön feladatokat ró a szakemberekre. Az engedélyezett, kioldódás mentes cső- és szerelvényanyagok alkalmazása mellett új hangsúlyt kapott a baktériummentes használati hideg- és melegvíz ellátás, előbbieket is összefoglaló megnevezéssel az ivóvízhigiénia. Az ivóvízben megtalálható baktériumok közül, amelyek speciális körülmények között veszélyessé válhatnak az emberi egészségre, az egyik legnagyobb figyelmet igénylő mikroorganizmus-csoport a legionellák faja (Legionellaceae), főleg amiatt, hogy ez a baktérium-család nemcsak ivóvíz hálózatokban, hanem más nyílt vízfelszínű épületgépészeti rendszerekben is megjelenhet.

A vezetékes víznek mind hidegvíz, mind melegvíz formájában szolgáltatva meg kell felelnie az ivóvíz-minőségi követelményeknek. Gyakorlati tapasztalatok alapján az ellátó hálózatba megfelelő minőségben betáplált ivóvíz a vezetékhálózatban tartózkodás ideje alatt másodlagos vízminőség-romlást szenvedhet el [2]. A csőhálózatban lezajló vízminőség-változást több tényező befolyásolja:
• a még kezeletlen nyersvíz minősége;
• a víztisztítási folyamatok hatékonysága;
• a tisztított víz minőségi (kémiai, biológiai, fizikai) jellemzői;
• a csőhálózat állapota (víztömörség, korrózió, a vezetékek falán kialakuló biofilm stb.);
• a tartózkodási idő a vízelosztó rendszerben.

A fenti paraméterek közül az első három és részben a negyedik is a vízszolgáltató által jól kézben tartható, a megengedett tartományon belül maradnak a vízminőségi mutatók. A drasztikus vízfogyasztás csökkenés [3] következtében azonban, ami a rendszerváltozás óta kialakult1, a vízellátó hálózatok jelentős hányada mára túlméretezetté vált, helyenként az áramlás intenzitása a vezetékekben csökkent, a tartózkodási idő nőtt, ami lerakódások, biofilm kialakulásához vezethet. Ezeket a kedvezőtlen peremfeltételeket a vízszolgáltatók fokozott vízbiztonsági intézkedésekkel, a megváltozott hidraulikai viszonyokhoz igazodó vízkezelési technológiával kompenzálják annak érdekében, hogy a vízminőség egészen a vízvételi helyig, a csapolóknál is megfelelő legyen, ami a szolgáltató felelőssége. Ezt írja elő ugyanis a Víziközmű törvény.

Ennek az előírásnak a betartásához mind új fogyasztói vízhálózat létesítésekor, mind működő rendszer átalakításakor (pl. mellékvízmérő beépítése stb.) belső vízhálózati tervet kér a vízszolgáltató, hogy ellenőrzési feladatának meg tudjon felelni. A törvény szerencsés hozadéka tehát, hogy az épületen belüli vízellátó rendszerek építéséhez a részletes tervezés kötelezettségét szigorúan megkövetelik, ami a vízhálózatok túlméretezésének elkerülését is segítheti. Tervek birtokában ugyanígy a vezetékelrendezés módja is tudatos, átgondolt döntés eredménye lehet, ami a vezetékekben baktérium-mentesség szempontjából előnyös áramlási viszonyok kialakulásához járul hozzá [4].

A hatékony védekezést szolgáló legfontosabb tudnivalók a legionellákról

A legionella baktériumok természetes vizekben is megélnek, azonban az itt észlelhető kis mennyiségben egészségünket nem veszélyeztetik. Burjánzó szaporodásuk mesterséges körülmények között indul be, és ilyen feltételek az épületgépészeti rendszerek több helyén üzemszerűen kialakulnak, ezért intézkedések szükségesek a legionella-baktériumok okozta megbetegedések (legionellózis) megakadályozására.

A mára ismert 60 legionellafaj közül 25 veszélyes az emberi egészségre. Megbetegedést a nagyszámú baktériummal fertőzött víz mikronméretű cseppjeinek belégzése vagy aspirációja okoz. A hörgőjáratok méretéből adódóan az 5 μm-nél kisebb vízcseppek (aeroszolok) a legveszélyesebbek2.

A baktériumok szaporodása 20 – 50 °C közötti hőmérsékletű vízben a legintenzívebb (1. ábra), 20 °C alatt túlélnek, 60 °C felett elpusztulnak [5]. Tápanyagként szolgálnak számukra a vizekben megtalálható mikroorganizmusok, kiülepedő vagy korrózióból származó anyagok, és a vezetékekben renyhe áramlás mellett a fentiekből kialakuló biofilm.

1. ábra. A legionella-baktériumok vízhőmérséklet-tűrése [5]
1 1990 és 2011 között a vezetékes vízfogyasztás Magyarországon 54%-kal csökkent.
2 A szabad szemmel is látható vízpermet nem aeroszol, de párolgással lecsökkenhet a vízcseppek átmérője akkorára, hogy aeroszol alakul ki.

A legionella baktériumok két betegség alaptípust okozhatnak. A súlyosabb az ún. legionárius betegség tüdőgyulladáshoz hasonló tünetekkel, magas, 15%-os halálozási aránnyal. Az enyhébb forma az ún. Pontiac-láz influenzaszerű megbetegedés. Legionella fertőzésre különösen érzékenyek az immunhiányos, illetve legyengült immunrendszerű emberek, valamint az alkoholizmus, a dohányzás szintén kockázatnövelő körülmény.

Legionella-mentesítés

A legionella-szaporodás elengedhetetlen feltétele a 20 – 50 °C hőmérsékletű víz, ezen belül is a növekedés 37 °C-on a legintenzívebb. A baktériumok túlburjánzásának megakadályozására az egyik leghatékonyabb módszer az, ha a vízhőmérsékletet ettől eltérő tartományban tartjuk. Az épületgépészeti rendszerek működése sok esetben azonban éppen ebben a kritikus hőmérséklet-tartományban üzemszerű. Az Országos Környezet-egészségügyi Intézet (OKI) által 2006 és 2010 között végzett vizsgálatok szerint a felmért rendszerek (177 épület, 1296 vízminta) 79,6%-ában esett a mért vízhőmérséklet a kritikus 20 °C és 55 °C közötti tartományba [6].

Legionella-mentesítéskor ezért nemcsak a melegvizes hálózatokra kell gondolunk, hanem meg kell vizsgálni a hidegvizes vezetékek üzemi jellemzőit is.

A javasolt módszerek szempontjából a vízellátó rendszereket a német legionella-mentesítési szabályozás kiterjedés szerint kis, illetve nagy hálózatokra bontja. Kis rendszernek minősülnek az egy-két családi házat ellátó hálózatok, ahol a HMV-tároló űrtartalma kisebb, mint 400 l, illetve a HMV-termelő és az egyes csapolók közti vezetékek egyikének űrtartalma sem haladja meg a három litert (a cirkulációs vezeték nélkül). Az ennél nagyobb űrtartalmú vízhálózatokat nagy rendszerként kezeli.

A két rendszernél alkalmazandó megoldásnál a különbség többek között az ajánlott, illetve minimálisan elvárt vízhőmérsékletben3, illetve a cirkulációs szivattyú megengedett állásidejében mutatkozik. A magyar Módszertani útmutató ezt a kategorizálást nem alkalmazza, a kockázatbecslésnél a képződő aeroszol mennyiségét és az érintett emberek létszámát veszi alapul az egyéb rendszer- és működési jellemzők mellett, így közvetetten veszi figyelembe a rendszer nagyságát.

A legionellák elleni védelem fajtái két csoportba sorolhatók:
• a passzív legionella-ellenes intézkedések (hatékony és teljes hőszigetelés, intenzív áramlási sebesség, célszerű csőanyag választás és nyomvonalvezetés stb.) – a baktériumok szaporodását gátolják, az ehhez kedvező körülmények kialakulásának akadályozásával;
• az aktív legionella-szaporodást gátló intézkedések (termikus fertőtlenítés, klórozás, ózon/UV/ultrahang fertőtlenítés stb.) – a vízben élő baktériumok számát csökkentik. Az aktív legionella-mentesítési módszereket alkalmazásukat tekintve a tovább csoportosíthatjuk időközönként, illetve folyamatosan alkalmazandókra.

Passzív legionella-mentesítési módszerek

Vezetékhálózatok hőszigetelése: az előírt vastagságú4 és hővezetési tényezőjű szigetelőanyagot kell alkalmazni a teljes hideg, meleg és cirkulációs vezetékhálózaton, beleértve a szerelvényeket, berendezési tárgyakat is. A következő oldalon látható 2. ábra két különböző német előírásnak (DIN 1988-2, EN 806-2) megfelelően szigetelt vezetékben mutatja a hidegvíz hőmérsékletének változását az áramlásmentes idő függvényében, egységesen 28 °C környezeti hőmérséklet mellett [7].

a) b)
2. ábra. A hidegvíz hőmérsékletváltozása a stagnálási idő függvényében [7]
a) a DIN 1988-2 szerinti (13 mm vastagságú),
b) az EN 806-2 előírásainak megfelelően hőszigetelt csővezetékekben

Látható, hogy még a szigorúbb, a csőátmérővel egyező vastagságú hőszigeteléssel ellátott, kisebb víztartalmú csővezetékben is a hidegvíz hőmérséklete 3-4 óra alatt felemelkedik a 25 °C-os veszélyességi határ fölé, ahol megindulhat a legionellák szaporodása.

Vezetékek kölcsönös hőhatása: a különböző hőmérsékletű vizet szállító vezetékek egymáshoz viszonyított elrendezése is befolyásolja a szállított víz hőmérsékletét, különösen akkor, ha ezek a vezetékek egymáshoz közel, szűk térben, közös hőszigetelésben haladnak.

Az intenzív áramlási sebességet elősegítő nyomvonal elrendezések fajtáit korábbi írásunk taglalja [4].

Aktív legionella-mentesítési módszerek

Az időszakosan alkalmazandó aktív legionella-mentesítési módszerek a termikus fertőtlenítés és a klórozás.

Termikus fertőtlenítés

Az épületen belüli melegvízellátó rendszerekben a legionellák túlszaporodása megelőzésének Magyarországon leginkább elterjedt módja a termikus fertőtlenítés. Ez azt jelenti, hogy a hálózat teljes víztartalmát időszakosan 65 – 70 °C fölé emeljük, ami az esetlegesen megjelent baktériumok pusztulását idézi elő. Az eredményesség feltétele, hogy a teljes hálózat minden ágát, szerelvényét, berendezését legalább 3-5 percig a forró vízzel áramoltassuk át.

3 kis rendszereknél a HMV-termelőnél ajánlott a 60 °C vízhőmérséklet, és minimum 50 °C legyen az üzemelési vízhőmérséklet, nagy rendszereknél a teljes HMV-hálózatban min. 60 °C legyen, és a cirkulációs hálózatban max. 5 °C lehűlés megengedett.
4 az Energiatakarékossági Rendelet (EnEV) szerint a használati hideg- és melegvizes csővezetékeken szükséges hőszigetelés: minimum 0,04 W/m,K hővezetési tényezőjű szigetelőanyag, DN 100 átmérőig a csőátmérővel megegyező vastagságban, efölött 100 mm vastagságban (a pontos szigetelésvastagságokat ld. a Rendeletben)

Különös figyelmet igényelnek a csak időszakosan használt rendszerrészek, illetve az, hogy a vízhálózat minden pontját ténylegesen átjárja a fertőtlenítő forró víz, ne legyenek „zsákutcák”. A termikus fertőtlenítés előnye, hogy nem viszünk be kémiai anyagot az ivóvízbe, illatát, ízét, pH-ját nem befolyásoljuk, nem igényel utólagos fertőtlenítést, szűrést. A módszer velejárója a többlet energiafelhasználás, az esetlegesen nagyobb cirkulációs szivattyú igény, a forrázás-veszély, a fokozott vízkő kiválás, esetleg a vezetékrendszer hőtágulás miatt bekövetkező károsodása. Emellett nem károsítja az esetlegesen kialakult biofilmet és a benne élő mikroorganizmusokat, így a baktériumok két termikus fertőtlenítés között újból elszaporodhatnak. Ezért ez a módszer főleg a legionella elleni megelőző kezelésre alkalmas.

Klórozás

A klór, mint legionellák elleni fertőtlenítőszer hatékonysága nagyban függ az alkalmazás módjától.
• Klórgázként a vízbe juttatva a kialakuló hipoklóros-sav (HOCl) végzi a fertőtlenítést, a vízben és a lerakódások felületén fejtve ki hatását. Régi rendszerek, vastagabb lerakódások esetén a biofilm mélyebb rétegeiben a baktériumok túlélési aránya magas.
• A klórdioxid (ClO2) híg vizes oldatként alkalmazva a célszerűen választott koncentráció mellett a lerakódásokat is átjárja, akár ezek leválását is előidézheti, megszüntetve a baktériumok megtelepedésének lehetőségét.
• Hipoklóros-savként, amit a víz adott szinten tartott NaCl- tartalmából elektrolitikus reaktorban állítanak elő. A berendezés működtetéséhez szükséges egy, a sókoncentráció ellenőrzését, szinten tartását végző mérő-szabályozó és adagoló egység, valamint szakképzett kezelőszemélyzet [8].

A legionellák elleni védekezésben a fenti, klóros módszerek közül Magyarországon leginkább a klórdioxid adagolásával működő rendszerek terjedtek el. Általában HMV-rendszerek fertőtlenítésére alkalmazzák, de hideg vizes rendszerekhez is használhatók. Közbenső megoldás, amikor a melegvíztermelő hideg vizes bekötő vezetékébe adagolják a klórdioxidot.

A teljes vízellátó hálózatba történő adagolás indokolt akkor, ha hűtőtorony is kapcsolódik a vízellátó rendszerhez, így a cseppelhordással létrejött legionella-terjedés is megakadályozható. A módszer eredményességének feltétele itt is az, hogy a fertőtlenítést végző anyag (klórdioxid) a rendszerben mindenhová eljusson (de ne dúsuljon fel). Előfordulhat, hogy ehhez több adagolási pontot is ki kell építeni. A beadagolásra javasolt klórdioxid koncentráció 0,05÷0,2 ppm (mg/l) ivóvíznél, 1 ppm (vagy magasabb) hűtőtornyoknál. A koncentrációt mikrobiológia vizsgálatok és a maradék klór értéke alapján kell beállítani, korrigálni. A klórdioxidot magas reakcióképessége miatt csak vas- és mangántalanított vízbe célszerű adagolni.

A klórdioxidos legionella-mentesítés előnyei:
• eltávolítja a biofilmet, így a legionella tovább már nem szaporodhat;
• a vezetékhálózat „zsákutcáiban” is hat;
• hatékony a vízben lebegő szabad baktériumokkal szemben;
• hatása hosszan tartó, akár egy hét is lehet;
• nem befolyásolja a víz ízét, illatát, pH-értékét;
• élettartam-költség szempontjából kedvező.

Hátránya, hogy hozzáértő kezelést igényel, mert szakszerűtlenség esetén mérgező gáz keletkezhet.

Az ózonnal, ultrahanggal történő fertőtlenítést legionella-mentesítésre folyamatos üzemeltetéssel szokták alkalmazni, leggyakrabban egyéb módszer kiegészítőjeként [9]. Az egyes eljárásokat a vízellátás üzemeltetése szempontjából fontos paraméterek alapján összehasonlítva, a kapott eredményeket mutatja a következő oldalon látható 1. táblázat [10].

1. táblázat. Legionella-mentesítési eljárások értékelése különböző paraméterek szerint

Minden legionella-mentesítési megoldás hatékonyságát a kezelt vízből vett minta vizsgálatával kell ellenőrizni. A következő oldalakon látható 3. és 4. ábrák a mintavételi pontok helyét mutatják ivóvíz és használati melegvíz hálózatokban, valamint légkezelő rendszerekben az Országos Közegészségügyi Központ (OKK) módszertani útmutatója szerint.

3. ábra. Vízmintavételi pontok ivóvíz és használati melegvíz hálózatokban a legionella-fertőzés kockázatának monitorozásához

4. ábra. Vízmintavételi pontok légkezelő rendszerekben a legionella-fertőzés kockázatának monitorozásához

A nemrégiben hatályba lépett legionella rendelet alapján azokban a létesítményekben, ahol előfordulnak a legionella-infekció szempontjából kockázatot jelentő közegek, ott el kell végezni a legionella fertőzési kockázat egységes módszertan szerinti felmérését a hatálybalépéstől számított egy éven belül, legkésőbb 2017. február 4-ig. Új létesítmények esetén a kockázatfelmérést a használatbavételi engedély jogerőre emelkedését követő 2 hónapon belül kell elkészíteni.

A Rendelet előírásainak betartásáért a létesítmény üzemeltetője, ennek hiányában a tulajdonosa felel.

A Rendelet külön foglalkozik a nedves hűtőtornyokkal, amelyeknél a hűtőközeg vízcseppjei – potenciális legionella-fertőzési forrásként – akár 10 km-t is megtehetnek, megnehezítve ezzel a fertőzés forrásának lokalizálását. A Rendelet a Magyarország területén működő a nedves hűtőtornyokra bejelentési kötelezettséget ír elő az Országos Tisztifőorvosi Hivatal felé legkésőbb 2016. augusztus 3-ig.

Összegzés

Az ivóvízhigiénia témakörét a vízellátáson belül elsődlegesnek kell tekintenünk, minden más szempontot megelőzően, keresve a kompromisszumot az energiahatékonyság- és komfort-követelményekkel [11]. Ezt ösztönzi a most hatályba lépett Rendelet is, amely alapoz külföldi tapasztalatokra, műszaki irányelvekre is (pl. az ún. 3-literes szabály a vízellátásban). A vízellátás és melegvíz termelés területén kívül egyéb hálózatok, pl. klímatizálás, légnedvesítés, nyílt vízfelszínű rendszerek, uszodák és fürdők is a legionella baktériumokkal való fertőződés potenciális lehetőségeit jelentik.

A védekezési megoldás megválasztásánál az általános elvek mellett figyelembe kell venni az adott rendszer sajátosságait, életkorát, vízminőséget, használat módját stb. A 2016. 02.04-én hatályba lépett Rendelet a legionella-fertőzés elleni védelemben a gyakorló mérnökökre az iránymutatáson kívül feladatokat is ró, és ezek a feladatok hatékonyan csak az érintett tervező, üzemeltető és higiéniai szakemberek szoros együttműködésével oldhatók meg.

Ezt a tudományos közleményt a szerző a Pécsi Tudományegyetem alapítása 650. évfordulója emlékének szenteli.

Irodalomjegyzék
[1] OKK (Országos Közegészségügyi Központ) (2016),
http://oki.antsz.hu/files/dokumentumtar/modszertani-utmutato-legionella-2016.pdf
[2] Somlyódy László (2007): Másodlagos vízminőség romlás. In Víztisztítás, Budapest, BME Építőmérnöki Kar Vízi Közmű és Környezetmérnöki Tanszék, pp. 85-90.
[3] Eördöghné Miklós Mária (2013): A településszerkezet és a vezetékes vízfogyasztás nagyságának összefüggései. In A geográfia változó arcai. Pécs, pp. 65-78.
[4] Eördöghné Miklós Mária (2015): A vezeték elrendezés hatása az ivóvíz minőségére és annak változására. Magyar Épületgépészet, LXIV. évf. 2015/7-8. pp. 3-6.
[5] Kruppa, Boris (2012): Sanitärtechnik / Medienversorgung – Planungsgrundlagen. Technische Hochschule Mittelhessen, Mittelhessen.
[6] Barna Zsófia – Bánfi Renáta – Horváth Judit Krisztina – Kádár Mihály – Szax Anita – Vargha Márta (2011): Legionella előfordulása különböző eredetű hálózati vízmintákban. Egészségtudomány
[7] Fröhlich, Uwe (2010): Wärmedämmung für Kaltwasserleitungen Legionellenvermehrung in Kaltwasser-Systemen – ein unterschätztes Problem. IKZ, 28. 07. 2010.
[8] Kreysig, Dieter – Sandt, Burkhard (2007): Elektrolytische Desinfektion von Trinkwasser. IHKS Fach.Journal, pp. 70-75.
[9] Augsten-Alves, Eva (2013): Vorsicht, heiß! Legionellenschaltung in der Zirkulation. Moderne Gebäudetechnik, pp. 56-58, 1-2/2013.
[10] rundfos, http://docplayer.hu/4970952-Viz-fertotlenitese-kozepuletekben.html.
[11] Möckel, Tino – Erk, Manfred (2016): Trinkwasserhygiene, Energieeffizienz und Komfort im Spannungsfeld. IKZ-Fachplaner, 2016 Januar+Februar.

Eördöghné Dr. Miklós Mária PhD, adjunktus