紫外線殺滅軍團(tuán)菌在集中熱水供應(yīng)中的應(yīng)用

【摘要】本文主要探討紫外線消毒技術(shù)在集中熱水供應(yīng)系統(tǒng)終端中殺滅軍團(tuán)菌的應(yīng)用。在集中熱水供應(yīng)系統(tǒng)中，如醫(yī)院、賓館、公共浴室等皆檢測(cè)出軍團(tuán)菌的大量存在，對(duì)人的身體健康產(chǎn)生極大的威脅。通過(guò)查閱相關(guān)文獻(xiàn)知，軍團(tuán)菌為革蘭氏陰性菌，對(duì)紫外線非常敏感，因此引入紫外線終端消毒技術(shù)，可以有效的殺滅軍團(tuán)菌。在公共熱水供應(yīng)系統(tǒng)中，采用紫外線消毒是一種經(jīng)濟(jì)可行且效果良好的消毒方式。

【關(guān)鍵詞】集中熱水供應(yīng)系統(tǒng)；紫外線消毒；軍團(tuán)菌；革蘭氏陰性

【Abstract】This paper mainly discusses the application of ultraviolet disinfection technology in the centralized hot water supply system terminal to kill the Legion.In the centralized hot water supply system， such as in the

hospitals， hotels， public baths， and so on， are detected the presence of a large number of Legionella， so， there is a great threat to the health of human being.By referring to the relevant literature， the group of Legionella is gram negative bacteria， and is very sensitive to UV， so the UV terminal disinfection technology can effectively kill the Legionella.Ultraviolet disinfection is a feasible and effective disinfection method in the public hot water supply system.

【Keywords】Centralized hot water supply system； Ultraviolet disinfection； Legionella； Gram-negative

1、前言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，公共熱水系統(tǒng)被越來(lái)越多的建筑所采用。我國(guó)公共建筑熱水系統(tǒng)主要采用集中熱水供應(yīng)系統(tǒng)，但因管網(wǎng)老化、銹蝕、水溫不均、管道中水流有死角等原因，熱水供應(yīng)系統(tǒng)存在很大的軍團(tuán)菌爆發(fā)的風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)人的身體健康產(chǎn)生極大的威脅。

我國(guó)公共建筑熱水系統(tǒng)主要采用容積式換熱器對(duì)市政給水進(jìn)行加熱，然后供給用戶的集中熱水供應(yīng)系統(tǒng)，如賓館、醫(yī)院、公共浴室等，均采用這種供熱方式。但水加熱后，水中余氯減少，降低了水的生物穩(wěn)定性，提高了細(xì)菌滋生的風(fēng)險(xiǎn)，尤其是與熱水密切相關(guān)的軍團(tuán)菌，使水質(zhì)安全受到威脅。日本1992年對(duì)建筑內(nèi)熱水軍團(tuán)菌狀況進(jìn)行調(diào)查，發(fā)現(xiàn)集中式供熱水水溫在41℃～55℃，余氯量不超過(guò)0.1mg/L，甚至為零。此時(shí)軍團(tuán)菌陽(yáng)性率達(dá)12.5%[1]。劉洪亮[2]對(duì)天津市主要三星級(jí)以上賓館的淋浴噴頭進(jìn)行檢測(cè)，軍團(tuán)菌陽(yáng)性率為11.8%，而威脅人類身體健康的嗜肺軍團(tuán)菌的檢出率為17.65%。張?jiān)矫鞯萚3]對(duì)銀川市20家賓館的洗澡熱水進(jìn)行檢測(cè)，軍團(tuán)菌的檢出率為15%。同時(shí)很多調(diào)查顯示醫(yī)院熱水供應(yīng)系統(tǒng)中也經(jīng)常檢出嗜肺軍團(tuán)菌。所以我們應(yīng)該提高集中熱水供應(yīng)系統(tǒng)的水質(zhì)，降低公共建筑熱水系統(tǒng)中軍團(tuán)菌滋生的風(fēng)險(xiǎn)。

2、軍團(tuán)菌概述

2.1分布及危害

軍團(tuán)菌是一種革蘭氏陰性桿菌，廣泛存在于全世界的自然和人工水體，包括各種地表水、地下水、空調(diào)和給水系統(tǒng)之中。可以通過(guò)含菌氣溶膠的形式進(jìn)行傳播，如果被人體吸入體內(nèi)，可以引起軍團(tuán)菌病。其中嗜肺軍團(tuán)菌可以引發(fā)全身各個(gè)系統(tǒng)功能衰竭。若不及時(shí)治療，死亡率很高

2.2軍團(tuán)菌生長(zhǎng)條件

（1）溫度條件

軍團(tuán)菌通常的生長(zhǎng)溫度為35℃～45℃?！督ㄖo水排水設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50015-2003條文說(shuō)明：集中供熱的水溫以控制在55℃～60℃之間為好。在此溫度條件下，軍團(tuán)菌仍然可以存活，而且在實(shí)際工程中，管道系統(tǒng)中難免會(huì)出現(xiàn)水流的死角，從而使溫度不能達(dá)到規(guī)范的要求，使軍團(tuán)菌有滋生爆發(fā)的可能。

（2）營(yíng)養(yǎng)狀況[4]

多數(shù)研究認(rèn)為，氨基酸是對(duì)軍團(tuán)菌生長(zhǎng)繁殖最為重要的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。水廠處理后的生活給水后，又經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)距離的輸水管線才能到達(dá)用戶，同時(shí)在清水池、水箱、容積式換熱器中水的停留時(shí)間較長(zhǎng)，水的流速幾乎為零，水質(zhì)在此過(guò)程中面臨二次污染的風(fēng)險(xiǎn)，使水中生物可同化有機(jī)碳（AOC）增加，各種細(xì)菌和軍團(tuán)菌出現(xiàn)的可能增大。

（3）其他條件

軍團(tuán)菌也需要附著在顆粒物質(zhì)表面，以生物膜的方式進(jìn)行生長(zhǎng)。當(dāng)管壁結(jié)垢和腐蝕，以及水流緩慢（如蓄水池死角或管網(wǎng)末梢）時(shí)，都會(huì)增大軍團(tuán)菌生長(zhǎng)的風(fēng)險(xiǎn)。

熱水系統(tǒng)中水溫較高，鈣鎂離子易形成CaCO3、MgCO3沉淀附著在管壁上，為軍團(tuán)菌這種耐熱致病菌生長(zhǎng)繁殖提供了條件。

2.3軍團(tuán)菌病的傳播

軍團(tuán)菌主要以氣溶膠的形式傳播。通常因含軍團(tuán)菌的氣溶膠被人吸入而感染。當(dāng)水溫適當(dāng)時(shí)，在水龍頭及淋浴噴頭，溫水游泳池等處均分離到軍團(tuán)桿菌[7]。在公共熱水供應(yīng)系統(tǒng)中軍團(tuán)菌的檢出率較高。所以公共熱水供應(yīng)系統(tǒng)消毒是防治該病流行的重要環(huán)節(jié)。

3、采用紫外線消毒設(shè)備殺滅軍團(tuán)菌的原因

3.1紫外線消毒的原理

紫外光指的是波長(zhǎng)介于100nm～400nm之間的電磁波。分為：A、B、C、D波段， C波段（275nm～200nm），是消毒處理過(guò)程中使用的紫外線波段，因此又稱為滅菌紫外線。

C波段紫外線對(duì)細(xì)菌、原生動(dòng)物以及病毒有很強(qiáng)的殺滅作用，是因?yàn)檫@些微生物細(xì)胞中的RNA和DNA吸收光譜的最大吸收峰值范圍為240nm～280nm，恰處于C波段紫外線范圍之內(nèi)。在此波段內(nèi)，DNA和RNA中的堿基會(huì)強(qiáng)烈吸收紫外線，發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)，破壞原有的結(jié)構(gòu)，阻止蛋白和酶的合成，從而喪失復(fù)制能力，達(dá)到殺菌效果[5]。

3.2紫外線殺滅軍團(tuán)菌的優(yōu)勢(shì)

（1）紫外線殺滅革蘭氏陰性菌最好，其次是革蘭氏陽(yáng)性菌，然后是細(xì)菌芽胞和真菌孢子[6]。因?yàn)檐妶F(tuán)菌為革蘭氏陰性菌，所以紫外線的作用時(shí)間短，消毒效果好。研究表明：當(dāng)紫外輻射劑量為30000μW·s/cm2時(shí)，只需0.20s便可以100%殺滅革蘭氏陰性嗜肺軍團(tuán)菌屬，0.1～1s左右的接觸時(shí)間，就可以完全殺滅水中的各種細(xì)菌病毒。效果極佳且?guī)缀鯖](méi)有選擇性[5]。

（2）無(wú)二次污染。加氯消毒最大的不足之處就在于氯離子會(huì)與水中的微量有機(jī)污染物作用，形成有害的鹵代物。紫外線消毒法消毒過(guò)程中，不需添加化學(xué)藥劑，不會(huì)對(duì)水體產(chǎn)生二次污染。同時(shí)紫外線的照射可以去除水中的微量苯。

（3）不產(chǎn)生生物免疫力。因?yàn)樽贤饩€是通過(guò)簡(jiǎn)單的物理方法破壞軍團(tuán)菌的DNA，使其不能復(fù)制，從而殺滅軍團(tuán)菌，不會(huì)產(chǎn)生生物免疫。

（4）紫外線消毒設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定，組裝靈活，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊占用空間小，可以精確的控制，可以連續(xù)對(duì)進(jìn)水消毒。

（5）運(yùn)行費(fèi)用和維護(hù)費(fèi)用低，運(yùn)行費(fèi)用主要是電費(fèi)，以及對(duì)燈管定期清洗及配件更換的維護(hù)費(fèi)用。

3.3集中熱水終端紫外線消毒系統(tǒng)克服紫外線消毒的不足

（1）紫外線消毒無(wú)持續(xù)殺菌能力，是一種依靠物理化學(xué)方法瞬間作用的消毒技術(shù)。因此，紫外線消毒處理的水對(duì)后續(xù)的污染沒(méi)有任何抵抗能力。并且，紫外線消毒后，DNA還有可能進(jìn)行修復(fù)，然后復(fù)活。其復(fù)活途徑有光復(fù)活和暗復(fù)活兩類。包括軍團(tuán)菌在內(nèi)的大多數(shù)細(xì)菌都可以光復(fù)活[7]。但光復(fù)活要求有可見(jiàn)光照射，這在熱管網(wǎng)內(nèi)部是不可能的。而很少有細(xì)菌可暗復(fù)活，且只要保證足夠的消毒時(shí)間，就可以有效防止暗復(fù)活[8]。

熱水系統(tǒng)配水管道的管材一般為薄壁銅管、薄壁不銹鋼管、PPR管、PB管、鋁塑復(fù)合管等，這些管材的透光率很低，且熱水管道一般安裝在管道井內(nèi)，很難見(jiàn)到可見(jiàn)光。在黑暗條件下，6h后紫外線消毒過(guò)的水中細(xì)菌數(shù)超過(guò)規(guī)定值，而在集中熱水供應(yīng)系統(tǒng)中，剩余的熱水通過(guò)回水系統(tǒng)被循環(huán)泵直接送回?fù)Q熱器內(nèi)再次加熱后進(jìn)入熱水配水管網(wǎng)，從而再次經(jīng)過(guò)紫外線消毒系統(tǒng)，因而解決了紫外線消毒系統(tǒng)無(wú)持續(xù)殺菌能力的難題。同時(shí)增加紫外線的消毒劑量，亦可以降低軍團(tuán)菌光復(fù)活的可能性。當(dāng)紫外線的劑量達(dá)到60mJ/cm2時(shí)[9]，革蘭氏陰性的大腸桿菌的光復(fù)活現(xiàn)象沒(méi)有了。

（2）穿透能力較差。紫外線波長(zhǎng)較短，因此穿透能力較差。當(dāng)處理水濁度較大時(shí)，會(huì)對(duì)消毒效果造成一定影響。張永吉、劉文君研究表明[10]：當(dāng)濁度小于4NTU時(shí)，對(duì)紫外線消毒效果影響較小；而濁度大于4NTU時(shí)，會(huì)明顯影響紫外線消毒效果。根據(jù)《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》GB5749-2006規(guī)定，生活飲用水濁度不大于1NTU，集中供熱是把生活飲用水通過(guò)換熱器進(jìn)行加熱后通過(guò)熱水配水管網(wǎng)送入用戶，因此水的濁度很低，且熱水管道內(nèi)的額定流量一般為給水管道的一半，管徑較小，所以可以保證紫外線的穿透率。

3.4紫外線消毒裝置介紹

紫外線消毒系統(tǒng)一般由紫外線燈及鎮(zhèn)流器組成的消毒系統(tǒng)，支架，配電系統(tǒng)，傳感器和控制裝置等構(gòu)成的實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，及自動(dòng)清洗系統(tǒng)等組成，紫外線燈是核心部件，把電能轉(zhuǎn)化為紫外線的光能。也可以添加螺旋形葉片或倒流板，改變水流的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，防止出現(xiàn)水流死角。

因?yàn)闊崴到y(tǒng)是有壓系統(tǒng)，且流量較小，所以紫外線消毒裝置采用封閉式UV消毒器。如圖所示。

為了防止紫外線燈管結(jié)垢而影響紫外線的穿透率，應(yīng)該每3個(gè)月通過(guò)自動(dòng)清洗系統(tǒng)或人工對(duì)紫外線燈管進(jìn)行清洗，從而保證紫外線燈管外的石英套管的清潔。同時(shí)紫外線燈管等直接與水進(jìn)行接觸，應(yīng)該做好電器的防水措施。殺菌劑量K是照射強(qiáng)度I和照射時(shí)間t的乘積?？梢杂孟率奖硎荆篕=It。因此可以通過(guò)控制照射強(qiáng)度和照射時(shí)間來(lái)控制紫外線的殺菌效率。

4、紫外線消毒技術(shù)在集中熱水供應(yīng)系統(tǒng)終端殺滅軍團(tuán)菌的應(yīng)用

4.1醫(yī)院與賓館熱水系統(tǒng)中的軍團(tuán)菌紫外線消毒

因?yàn)獒t(yī)院的環(huán)境比較特殊，有利于細(xì)菌的生長(zhǎng)、繁殖、和傳播。醫(yī)院內(nèi)的人群多數(shù)免疫力低下，所以國(guó)內(nèi)外都普遍認(rèn)為醫(yī)院是軍團(tuán)菌的高發(fā)區(qū)，因此對(duì)醫(yī)院內(nèi)的軍團(tuán)菌的消毒要給與高度的關(guān)注。醫(yī)院內(nèi)的熱水系統(tǒng)一般為上供下給式，可以在熱水供水系統(tǒng)的每根立管的頂部安裝紫外線消毒設(shè)備如圖3。熱水在到達(dá)用戶的終端進(jìn)行消毒，從而保證用水的可靠性，同時(shí)沒(méi)有被使用的熱水通過(guò)回水管網(wǎng)被循環(huán)水泵輸送到水加熱器中，從新進(jìn)行加熱，然后進(jìn)入配水管網(wǎng)，在終端再次被紫外線照射消毒。同時(shí)可以在醫(yī)院的中控室內(nèi)在線的控制紫外線的消毒劑量，定期自動(dòng)對(duì)紫外線燈進(jìn)行清洗。

賓館的熱水供應(yīng)系統(tǒng)與醫(yī)院的基本一致，因此可以采用類似的紫外線消毒的方式來(lái)進(jìn)行軍團(tuán)菌的消毒，一樣可以取得較好的成果。

4.2公共浴室的軍團(tuán)菌消毒

公共浴室（如校園的學(xué)生浴室等）由于管網(wǎng)的老化，銹蝕，且管網(wǎng)的溫度分布不均勻，有死角和滯留區(qū)，浴室內(nèi)存在大量的霧化水，人員較多，所以存在軍團(tuán)菌集中爆發(fā)的危險(xiǎn)。同時(shí)《公共浴池水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》（CJ/T325—2010）5.1條溫泉水浴池水質(zhì)檢驗(yàn)項(xiàng)目及限制和5.2條熱水浴池水質(zhì)檢驗(yàn)項(xiàng)目及限制中規(guī)定：每200ml水中不得檢出軍團(tuán)菌。第7條規(guī)定對(duì)軍團(tuán)菌的檢驗(yàn)每半年至少一次?！豆苍〕亟o排水技術(shù)規(guī)程》（CJJ160—2011）3.2條規(guī)定公共浴池的池水水質(zhì)允許限值和檢驗(yàn)項(xiàng)目應(yīng)符合現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《公共浴池水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》（CJ/T325—2010）的規(guī)定。

因此在連接橫管的立管上安裝紫外線裝置如圖4?？梢栽谟盟K端殺滅軍團(tuán)菌，保證用戶可以放心的用水，同時(shí)停滯的熱水通過(guò)強(qiáng)制回流管道再次進(jìn)入加熱系統(tǒng)，又經(jīng)過(guò)紫外線消毒設(shè)備，從而保證對(duì)軍團(tuán)菌的殺滅率。

結(jié)論：

在公共熱水供應(yīng)系統(tǒng)中，采用紫外線消毒是一種經(jīng)濟(jì)可行且效果良好的消毒方式。定期將水溫升高到75～80℃，對(duì)熱水供水管網(wǎng)進(jìn)行定期的熱沖洗，消毒效果將會(huì)更好。紫外線消毒可以有效地減少公共熱水供應(yīng)系統(tǒng)中軍團(tuán)菌的數(shù)量，從而大大的降低軍團(tuán)菌病爆發(fā)的風(fēng)險(xiǎn)，提高公共健康指數(shù)，為人們現(xiàn)代城市生提供安全保障。

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作者簡(jiǎn)介：

朱志強(qiáng)（身份證號(hào)碼：2308221991102658

15），1991.10，男，漢族，黑龍江佳木斯人，碩士，助工工程師，主要研究方向?yàn)榻ㄖo排水和海綿城市。