Waterdesinfectie in commerciële gebouwen

Waterdesinfectie in commerciële gebouwen Als we gezond willen blijven dan is het onontbeerlijk dat ons drink- en douchewater schoon is, en één van de meest voorkomende gezondheidsrisico’s in elke willekeurige drinkwaterinstallatie is legionella pneumophila - een uitzonderlijk resistente bacterie. Legionella gedijt doorgaans in warmwatersystemen met een laag debiet, gebieden met stilstand of slecht onderhouden warmwatertanks. Een slijmige laag biofilm binnenin leidingen en tanks creëert een beschermende woonomgeving voor legionella en andere micro-organismen. De bacteriën vermenigvuldigen zich en gedijen in biofilm bij temperaturen tussen 25 en 46 °C, en ze vormen een ernstig gezondheidsrisico. Waterdesinfectie is uiterst belangrijk in alle gebouwen met drinkwatergebruik en vooral in gebouwen met douche- en badvoorzieningen. Waterdesinfectie is ook essentieel binnen die toepassingen waar waternevel in de lucht wordt gesproeid, zoals koeltorens en verdampingscondensors. Door Jens Nørgaard, applicatiemanager voor

Welke effecten hebben legionella?

Legionella kan worden overgedragen op het menselijke ademhalingstelsel in een waterige aerosol met een druppelgrootte tussen 3 en 5 μm, en aerosolen van deze grootte worden eenvoudig gemaakt in omgevingen zoals douches en koeltorens. Zelfs een relatief lage concentratie bacteriën in de aerosolen is voldoende om een gezond persoon te infecteren. Na een incubatietijd van 2-10 dagen veroorzaakt de legionella pneumophila een speciale vorm van longontsteking (legionellosis) die vergezeld kan gaan van Pontiac koorts. Schattingen van het Duitse federale bureau voor de statistiek geven aan dat elk jaar in Duitsland 25.000 tot 30.000 mensen legionellosis oplopen. Voor mensen met een verzwakt immuunsysteem zoals bejaarden, zieken en rokende mensen kan de ziekte dodelijk zijn zonder behandeling binnen de eerste vier dagen. • Het ziektecijfer van legiollosis wordt gevormd door maximaal 5 % van de mensen die geïnfecteerde aerosolen hebben ingeademd. • Het sterftecijfer is maximaal 30 % van de mensen die legiollosis hebben gekregen.

Grundfos Commercial Building Services

Legionella pneumophila – de bacterie die wordt geassocieerd met meer dan 90% van alle gevallen van de veteranenziekte – is een staafvormige bacterie van de Legionellaceae familie. Water voor huishoudelijk gebruik in commerciële gebouwen is vaak geïnfecteerd met legionella pneumophila, en daarom moeten speciale maatregelen getroffen worden om deze te bestrijden, omdat de bacterie grotendeels resistent is tegen biociden.

*18-25 jaar 1996

Wat is legionella?

Wegverkeer*

Legionella

Aantal verkeersgerelateerde sterfgevallen en sterfgevallen veroorzaakt door legionella in Duitsland in 1996.

Waar wordt legionella aangetroffen?

Legionella pneumophila, microscopische analyse

Kleine hoeveelheden legionella worden aangetroffen in de natuur in de microflora van rivieren, meren en grondwater. Deze lage concentraties hebben doorgaans geen verwantschap met ziekte, maar als gunstige groeiomstandigheden worden gecreëerd kan de bacterie tot gevaarlijke concentraties uitgroeien.

Legionella komt de watersystemen van gebouwen binnen via innames vanuit oppervlaktewater en het drinkwaterstelsel. In het algemeen bieden omstandigheden in warmwatersystemen zoals een laag debiet, lage temperaturen, stilstaand water en slecht onderhouden watertanks de optimale omstandigheden voor de groei van legionella. Legionellabacteriën vermenigvuldigen zich goed in een temperatuurbereik tussen 25 en 46 °C en leven in biofilms waar ze beschermd zijn tegen de meeste chemische desinfectiemiddelen en de meeste desinfectietechnieken. Biofilm bestaat hoofdzakelijk uit gemengde koloniën micro-organismen (bacteriën, algen, schimmels, protozoa) die met elkaar verbonden zijn en aan een enkel substraat gehecht zijn, en die volledig of gedeeltelijk geïntegreerd zijn in een polymere organische massa (slijm) die door de organismen wordt geproduceerd. Deze gelachtige laag biedt de ideale groeiomstandigheden en biedt de optimale bescherming voor de bacteriën.

Legionella in biofilm

Legionellabron in commerciële gebouwen Er is een aantal toepassingen in elk commerciële gebouw van waaruit de legionellabacteriën zich kunnen verspreiden: Hier staan enkele mogelijke risicobronnen opgesomd:

Warmwatersystemen

Alle warmwatersystemen hebben een infectierisico, maar er is een verhoogd risico op groei in systemen waar: • Warm water min of meer blijft stilstaan vanwege laag gebruik. • De watertemperatuur tussen 25 °C en 46 °C is, ideaal omdat legionella een mesofiele bacterie is die zich exact in dat temperatuurbereik vermenigvuldigt.

• Er “dode uiteinden” zijn, zonder stroming. • Er afzettingen, roest, aanslag en slib zijn, die voedingsbronnen voor de bacteriën vormen. • Het systeem niet correct onderhouden wordt. De temperatuur in warmwatertanks dient 60 °C te zijn, terwijl de temperatuur in de kranen en circulatieleidingen niet lager dan 55 °C dient te zijn. Als de temperatuur echter hoger is dan 60 °C, dan kunnen ongewenste afzettingen optreden in tanks en leidingen.

Koudwatersystemen

In grote en hoge gebouwen warmt koud water vaak op tot temperaturen die de ideale groeiomstandigheden vormen voor diverse soorten bacteriën. Op het punt waar het water het gebouw binnenkomt heeft het koude water doorgaans een temperatuur van 8-12 °C. Voorbij dat punt begint de koudwatertemperatuur te stijgen door de hoge omgevingstemperaturen. Als het water uiteindelijk uitkomt in een niet-geïsoleerde tank op het dak, dan kan een verdere toename in watertemperatuur optreden. Na enkele uren in een tank op het dak gaat het water terug het gebouw in om via een kraan getapt te worden. Niet alleen zal de gebruiker nooit ervaren hoe koud water voelt; het koude water zal waarschijnlijk ook hoge concentraties aan bacteriën bevatten. Er is een verhoogd risico op groei in systemen waar: • Leiding- en tankisolatie ontbreekt of in slechte staat is. Koudwaterleidingen en -tanks dienen altijd geïsoleerd te zijn om ongewenste opwarming te vermijden. • Koud- en warmwaterleidingen samen geïsoleerd zijn. Warmte gaat over van de warme naar de koude leiding. • Tanks op het dak en buffertanks worden gebruikt. Als het gebruik van tanks niet vermeden kan worden, dienen ze te worden geplaatst binnenin het gebouw en dienen ze te worden gedimensioneerd met de kortst mogelijke verblijftijd. • Er watertanks uit organisch materiaal zijn, omdat de tank zelf dient als voedingsbron voor bacteriën. • Leidingen te groot zijn. Stilstaand water vergroot het risico op bacteriegroei. • Leidingmateriaal dat kan roesten. Roest is een goede voedingsbron voor bacteriën. • Er dode vertakkingen zijn zonder stroming van water.

Koeltorens op het dak

Koeltorens en verdampingscondensors worden gebruikt om ongewenste warmte via verdamping van water naar de atmosfeer te verspreiden. Water wordt in de koeltoren gesproeid via sproeikoppen, waarbij kleine luchtgedragen druppeltjes worden gevormd. Een deel van het water verdampt in de toren, maar

Waterfonteintjes

Bij waterfonteintjes op plaatsen zoals winkelcentra, luchthavens, hotels en attractieparken kan bacteriegroei eenvoudig optreden. Water wordt in de lucht gesproeid en vormt hierbij luchtgedragen druppeltjes die eenvoudig kunnen worden ingeademd en zo in de longen terechtkomen. Water uit fonteintjes

De nevel van een koeltoren kan gemakkelijk een afstand van 6 km overbruggen.

sommige druppeltjes die bekend staan als ‘drift’ worden uit de toren geblazen door de luchtstroom die door de waaiers wordt geproduceerd. Legionella groeit gemakkelijk in het water, en wordt samen met de ‘drift’ eenvoudig verspreid.

Bubbelbaden

Legionella vormt in het bijzonder een probleem in bubbelbaden want: • Het water in bubbelbaden is 32 tot 35 °C, en dit is een optimale temperatuur voor legionellabacteriën om te groeien. • Vuil en dode huidcellen van mensen die het bad gebruiken zijn voedsel voor de bacteriën. • De “verborgen” lucht en watercirculatieleidingen verschaffen een groot oppervlak voor de bacteriën om op te groeien. Biofilm in deze leidingen kan daarom niet worden verwijderd. • Het bewegende water in bubbelbaden vormt aerosolen en nevels waarin de bacteriën zich kunnen verspreiden en welke worden ingeademd.

heeft dezelfde temperatuur als de omringende lucht, en bij die temperatuur groeien legionella en andere bacteriën gemakkelijk in het water en in biofilm.

Welke methoden worden gebruikt om legionella te bestrijden?

Thermische behandeling Eén van de meest gebruikte methoden om legionella te bestrijden is thermische pasteurisatie. Legionella begint te sterven bij temperaturen hoger dan 56 °C, en daardoor is het mogelijk om de bacteriën te bestrijden door het geïnfecteerde watersysteem te verwarmen. Een temperatuur van ongeveer 70 °C moet worden bereikt - en worden gehandhaafd door het hele leidingsysteem - gedurende een periode van ongeveer 10 minuten. Maar dit kan zelden worden bereikt in ‘normale’ installaties omdat het water afkoelt als het de afnamepunten bereikt.

Er zijn relatief weinig voordelen voor thermische behandeling: • Heeft geen effect op de reuk en de smaak van het water. • Niet gevoelig voor de pH-waarde van het water. • Algemeen bekend en begrepen principe. • Geen toevoeging van biociden aan het water.

Chlorering (hypochloriet-oplossing)

Aan de andere kant kent thermische behandeling veel nadelen: • Acuut risico op in contact komen met kokend heet water als de afnamepunten worden geopend tijdens pasteurisatie. • Geen invloed op biofilm, met als gevolg dat ziektekiemen zich snel ontwikkelen tussen twee behandelingscycli. Er is geen langdurig effect van de pasteurisatie. • Dode ruimtes worden helemaal niet behandeld. • Een geavanceerd proces om kranen te openen moet worden aangebracht om er zeker van te zijn dat alle delen van het watersysteem worden behandeld. Het is overbodig om te zeggen dat het onmogelijk is om in grote watersystemen voor woongebouwen en commerciële gebouwen het spoelen van alle leidingen te kunnen waarborgen. • Een zeer hoog energieverbruik is het gevolg van de verwarming van grote watersystemen. • De gewenste temperatuur van 70 °C kan nooit worden gehaald in het gehele systeem omdat het water afkoelt voordat het de kranen bereikt. • De procedure leidt tot toenemende kalkafzettingen in leidingen en tanks. Hierdoor kunnen systemen beschadigd worden en waterkranen verstopt raken. • Thermische uitzetting in leidingen kan leiden tot onherstelbare schade en lekken in oudere installaties.

Er zijn talrijke nadelen: • Het behandelde water ruikt en smaakt naar chloor. De gebruiker houdt op met het water te drinken, en besluit in plaats daarvan flessenwater te kopen. • De procedure is sterk afhankelijk van de pH-waarde van het water. Bij waarden hoger dan 7,5 wordt het desinfecterende effect minder.

Voortplantingsnelheid Rate of propagation

De overheersende conclusie is dat thermische behandeling een inefficiënte en dure procedure is.

Sterftesnelheid Rate of eradication

Temperatuur Temperature in °C

inactiviteit Inactivity stage

voortplanting Propagation

sterfte Die

Het vermogen van legionellabacteriën om zich voort te planten als functie van de temperatuur.

Resterende ziektekiemen [%]

Eén van de meest gebruikte manieren om water te ontsmetten. Chloor wordt vaak gebruikt als een ontsmettingsmiddel in de vorm van een hypochlorietoplossing die in het watersysteem wordt geïnjecteerd. Het meest in het oog springende voordeel van chlorering is dat de investeringskosten erg laag zijn.

pH > 7,5

resterende ziektekiemen met HClO resterende ziektekiemen met ClO2 Concentratie desinfectiemiddel [mg/l]

• Het langdurige effect op bacteriën is beperkt. • De biofilm in de warmwatertank en leidingen blijft onaangetast.

UV-straling

Het geïnfecteerde water wordt blootgesteld aan ultraviolette straling met een golflengte van 254 nm. De UV-stralen dringen door de celwand heen en beschadigen de genetische informatie van de bacteriën en virussen waardoor hun voortplantingsystemen worden vernietigd. Een UV-lamp wordt gebruikt om het water te bestralen. Voordelen: • UV-behandeling is effectief tegen vrije bacteriën die daadwerkelijk worden blootgesteld aan de UVstralen. • Er is geen invloed op de reuk en smaak van het water. • Geen toevoeging van chemicaliën aan het water. • UV-behandeling is niet gevoelig voor de pH-waarde van het water.

Nadelen: • Deze methode wordt gezien als een “poortwachter” - alleen vrije bacteriën die daadwerkelijk langs de UV-lamp stromen en dus worden blootgesteld aan de UV-stralen, worden gedood. Er is geen langdurig effect op bacteriepopulaties in het watersysteem. • Biofilm in het leidingnet - de basis voor de vermenigvuldiging van legionella - blijft met deze procedure onaangetast, en UV-straling heeft geen effect op bacteriën die in de biofilm verblijven. • De UV-lamp is zeer gevoelig voor deeltjes en (kalk) aanslag in het water. De toevoeging van bijvoorbeeld koolzuur is nodig om aanslag te voorkomen. • Het UV-systeem omvat vaak een actief-koolfilter om metalen en andere deeltjes te verwijderen.

Filtratie

Ultrafiltratie wordt algemeen gebruikt voor de huishoudelijke watervoorziening. Ultrafiltratie of membraanfiltratie filtert bacteriën, virussen, zwevende deeltjes en andere ongewenste bestanddelen uit het water. Voordelen: • Effectief tegen vrije bacteriën die in het water zweven. • Heeft geen effect op de reuk en de smaak van het water. • Niet gevoelig voor de pH-waarde van het water. • Geen chemicaliën worden toegevoegd. Nadelen: • Deze methode wordt gezien als een “poortwachter”. Alleen vrije bacteriën die in het water zeven kunnen worden verwijderd. Er is geen langdurig effect op bacteriepopulaties in het watersysteem. • Biofilm in leidingen en watertanks - de basis voor de vermenigvuldiging van legionella - wordt niet met deze procedure aangetast. • Bij een storing kan een grote microbiologische populatie in de membranen groeien.

Ozon

Ozon is een ontsmettingsmiddel dat voortkomt uit de omgevingslucht, en dat voor ontsmettingsdoeleinden in water kan worden opgelost. Het wordt geproduceerd door zuurstof door een zeer sterk elektrisch veld te leiden. Door deze methode wordt zuurstofgas omgezet in ozongas - een kortlevend oxidatiemiddel. Eenmaal gegenereerd moet ozon onmiddellijk gebruikt worden

aangezien het snel wordt afgebroken na blootstelling aan zuurstof. Voordelen: • Effectief tegen vrije bacteriën die in het water zweven. • De reuk en smaak van het water wordt niet beïnvloed. • Niet gevoelig voor de pH-waarde van het water.



Nadelen: • Deze methode wordt ook gezien als slechts een “poortwachter” vanwege de korte afbraaktijd. Aangezien de verblijftijd erg kort is, is er geen resterend effect en geen langdurig effect op bacteriepopulaties in het watersysteem. • Biofilm in het leidingwerk - de basis voor de vermenigvuldiging van legionella - wordt niet met deze procedure aangetast, en ozon heeft geen effect op bacteriën die in de biofilm verblijven.

Behandeling met chloordioxide

Chloordioxide doodt micro-organismen in het water via irreversibele oxidatieve destructie van de transporteiwitten in de levende cellen. Vanwege de hoge redoxpotentiaal heeft chloordioxide een veel krachtigere desinfecterende werking tegen alle soorten ziektekiemen en verontreinigingen zoals virussen, bacteriën, schimmels en algen in vergelijking met andere biociden. De oxidatiepotentiaal is hoger dan bij bijv. chloor, wat betekent dat aanmerkelijk minder chemicaliën nodig zijn. Micro-organismen die resistent zijn tegen chloor, bijvoorbeeld legionella, kunnen volledig gedood worden met chloordioxide. Het significante voordeel van chloordioxide vergeleken met chloor of hypochloriet is het geleidelijke effect dat chloordioxide heeft op de afbraak van biofilm zelfs bij lage doses. Een chloordioxide-concentratie van 1 ppm doodt vrijwel alle legionella in de biofilm binnen 18 uur. Een aanzienlijke reductie in de biofilm kan worden bereikt binnen dezelfde tijdschaal bij een concentratie van 1,5 ppm. Bovendien is de desinfecterende werking van chloordioxide vrijwel onafhankelijk van de pHwaarde, wat betekent dat het ook zonder problemen kan worden gebruikt in een basische omgeving.

Chloordioxide heeft veel voordelen: • Chloordioxide verwijdert biofilm op effectieve wijze uit het gehele watersysteem, waardoor de basis voor de vermenigvuldiging van legionella wordt verwijderd. • Effectief tegen vrije bacteriën die in het water zweven. • Effectief voor bacteriën en biofilm in dode ruimtes, omdat de chloordioxide naar dode ruimtes zonder waterstroming kan diffunderen. • Uitgebreid resterend effect. Tijdens periodes zonder of met zeer laag debiet verblijft de chloordioxide in het water en beschermt chloordioxide het systeem gedurende maximaal een week. • Chloordioxide heeft geen invloed op de reuk en smaak van het water.

Deze afbeelding geeft weer hoe de typische desinfectieoplossingen presteren als functie van een aantal parameters. De chloordioxide-oplossing van het Oxiperm Pro systeem is superieur ten opzichte van de rest.

Het enige nadeel bij deze procedure is het risico tijdens het hanteren van chemicaliën. Als zoutzuur (HCl) en natriumchloriet (NaClO2) worden gemengd, worden er giftige gassen gevormd.

Verwijdert biofilm

Effectief tegen bacteriën in biofilm

Effectief tegen vrije bacteriën

Beïnvloedt watersmaak en -reuk

Gevoeldig voor water-pH

Life cycle costs

Gevaar kokend heet water

Langdurig effect

Voordelen

Thermische behandeling

Nee

Laag

Midden

Nee

Nee

Hoog

Ja

Nee

UV-straling

Nee

Nee

Hoog

Nee

Nee

Midden

Nee

Nee

Filtratie

Nee

Nee

Nee

Nee

Nee

Midden

Nee

Nee

Chlorering (hypochloriet-opl.)

Nee

Midden

Hoog

Ja

Ja

Laag

Nee

Midden

Ozon

Nee

Nee

Hoog

Nee

Nee

Laag

Nee

Nee

Ja

Hoog

Hoog

Nee

Nee

Laag

Nee

Hoog

= Inferieur = Gemiddeld = Superieur

Desinfectie-principe

• Chloordioxide is niet gevoelig voor de pH-waarde van het water. • Generatie van chloordioxide op basis van zoutzuur (HCl) en natriumchloriet (NaClO2) heeft een zeer lage levenscycluskost.

Chloordioxide

Prestaties van desinfectie-technieken en desinfectiemiddelen als functie van een aantal parameters.

Welke verplichtingen en verantwoordelijkheden gelden voor het beheren van waterinstallaties? Bijna elk land ter wereld heeft regelgeving met betrekking tot het voorkomen en bestrijden van infectieziekten. De Duitste drinkwaterverordening geeft het als volgt weer: “Water bedoeld voor menselijke consumptie moet op dusdanige wijze geleverd worden dat de consumptie of het gebruik er van de menselijke gezondheid niet nadelig beïnvloedt, in het bijzonder door middel van ziekteverwekkers.” Dit betekent dat eigenaars of beheerders van watersystemen in openbare of woongebouwen de volledige verantwoordelijkheid dragen voor de kwaliteit van de watersystemen tot aan het tappunt. Nutsbedrijven zijn verantwoordelijk voor de waterkwaliteit tot aan het leveringspunt van het water. De openbare gezondheidsdienst is verplicht de watervoorzieningsinstallaties te inspecteren. Commerciële gebouwen moeten geïnspecteerd worden, en monsters moeten genomen worden. De gezondheidsdienst draagt doorgaans het testen van de watermonsters op aan een erkend laboratorium. Als bepaalde grenswaarden worden overschreden, dan zijn gezondheidsdiensten in de meeste landen bevoegd om de watervoorzieningsinstallaties van gebouwen te sluiten. De drinkwaterkwaliteit in privégebouwen wordt op verzoek geïnspecteerd, of als er aanwijzingen zijn voor een probleem.